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第三名

不再DOWN的啄木鳥-探究科學玩具啄木鳥上升之因素與原理

本研究在探討啄木鳥科學玩具向上爬升的原理,並透過井字形結構,加振動喇叭的動力啄木鳥,探討懸臂長度、孔徑大小、輸入音源的振動頻率、振源位置與音源輸入振幅對啄木鳥上升速度的影響。 研究發現,啄木鳥玩具會在特定頻率下快速上升,與振動頻率是否對應到機構的自然頻率及共振效應有關。動力啄木鳥在懸臂長為300mm、孔徑10.3mm、振動頻率150Hz時,上升速度最快。振動喇叭放置位置會對啄木鳥上升速度造成影響,速度大小依序為懸臂前端>懸臂末端>懸臂中間。孔徑會影響啄木鳥的 升速度 ,而非自然頻率。音源輸入振幅需大於iPad音量10格才能使啄木鳥上升。

Q不容緩!粉圓彈性模型之建立

參考文獻後,發現水溫、煮製時間與浸泡過程皆會影響澱粉糊化程度與內聚性。透過單/多變因實驗設計,分析各參數對粉圓內聚性影響,並建立粉圓彈性模型。在單變因實驗中,烹煮時間60分後,粉圓吸收水分與熱能後與生粉圓相比膨脹1.4倍,但超過120分後過度糊化而縮小。在多變因實驗中,由SN反應圖趨勢,找到澱粉分子、水與熱交互作用最佳條件:生粉圓浸泡80度熱水90秒、浸泡10度冷水1小時、沸水烹煮20分、50度悶煮5分鐘,且微調後可適用不同生粉圓粒徑。品評後,結果呈現此方法烹煮的粉圓是青年族群的最愛。另外,亦可調整軟硬度,迎合幼、老年族群喜好,未來可結合AI智慧機器人達成模組化、自動化、客製化粉圓烹煮流程,實現商業應用。

以特徵點主導之圖像輪廓分段貝茲曲線擬合與節點簡化系統

本研究提出一套基於貝茲曲線的手寫圖形向量化系統,透過自動節點擷取與分段擬合機制,在降低點位數的同時維持高度幾何保真,本研究整合了自創的線段向量與曲率特徵處理演算法(SVCFP)能自動分割手繪筆劃並擷取關鍵節點,搭配最小平方法(LSM)進行高效貝茲曲線擬合,整體流程建置於網頁互動介面,可即時繪圖並獲得向量化結果。研究結果顯示,相較於傳統工具,本研究在控制點數上平均減少約84.6%,最高可達90.8%壓縮比,同時僅犧牲較少精準度情況下(BMND分數平均變動約 28~36分),仍能保持流暢準確的輪廓重建 ,亦適用於大量或即時處理情境,如數位手寫輸入、字型設計與圖形分析等,為圖形向量化提供一種高效率、低冗餘、視覺保真且實用價值高的解決方法。

以「蹼」力進─探究蹼足結構對划水推進效能之影響

我們歷經觀察、設計、測試與改良,終於研發出能模擬鴨子雙腳蹼足交替划動、可穩定前行的「第三代機械鴨」。 我們還研發【推進力測量儀】,成功量測鴨蹼划水所產生的最大推進力,並運用 Tracker 軟體分析實驗影片,比對結果高度吻合,證明此測量儀為一個非常可信的實驗工具! 研究中發現蹼足的材質、面積、厚度、划水速度皆會顯著影響推進力表現! 而鴨脛長度與兩蹼夾角亦會影響機械鴨划行的穩定性與效率。在實驗中模擬小鴨列隊划行行為,驗證列隊划行有助於省力推進。 最後利用自行研發「波動感應儀」裝置讓我們以視覺化方式清楚理解鴨蹼划水在不同深度造成的水流動態特徵,是本研究的一大創意與突破。

草中共生,卵中暗潮—大花咸豐草果實共生昆蟲的首次紀錄

除了常見的長鞘寬頭實蠅外,本研究首次記錄釉小蜂科也會產卵於瘦果並利用之。蜂離開瘦果時遺留位於瘦果中段切口整齊的圓形孔洞,蠅則留下偏向瘦果兩端的長條撕裂狀孔洞。蠅、蜂常同時出現在同一果序,未見明顯競爭排除,但在不同月份出現比例有所變化,時間性生態區位分化仍待釐清。模擬動物傳播發現,被帶走的瘦果產卵率較低,再結合產卵位置的觀察,顯示果序中中央瘦果利於幼蟲發育但不易傳播,邊緣瘦果反之。大花咸豐草可能藉由瘦果異型性在繁殖與傳播間取得權衡,整體瘦果的感染率6.3%,展現其高繁殖策略下的傳播適應性。

探究球鼠婦屬(Genus Armadillidium)的發聲行為及對其行為模式的影響

昆蟲常藉由聲音或振動進行溝通,但等足目間的聲音研究相對稀少,正露丸鼠婦是少數能在受刺激時捲曲並發聲的陸生等足目,本研究探討其聲音特性及對其行為的影響。經頻譜分析後發現,叫聲的頻率多集中於2kHz、12kHz與16kHz,且波形可分為急促型與規律型,研究中透過卷積神經網路進行影像辨識,建立鼠婦聚集行為與聲音頻率的關聯,在T字迷宮及J字迷宮中,正露丸鼠婦受16kHz聲音吸引大於12kHz與2kHz,與對照組有顯著差異,我們提出正露丸鼠婦其聲音的頻率高低與刺激強度有關,且會導致鼠婦產生不同行為的假說,本研究期望可透過聲音進行生態監控或害蟲防治,本研究結果可以作為生物防治策略之參考。

泡泡之聲-利用氣泡頻率測量雙氧水分解的反應級數

在傳統的反應速率實驗中,反應速率常以質量減少、體積變化或顏色變化等物理量作為指標。然而這些方法通常需仰賴精密儀器或誤差較大,又或者耗時較長。本研究嘗試以氣體生成反應中產生的氣泡聲頻率作為分析依據,結合聲音分析軟體 AUDACITY,從氣泡震盪頻率觀察反應速率及計算推導反應級數大小。此方法不僅器材簡便,也具備低成本,能提供 一個簡單快速測量反應級數的方法。

麵麵俱到-不同原料取代比例降低熱量之口感探討

全球以麵條為經常主食的人口超過20億,此次研究將利用原料的分析、製作的標準化、以及器材的設計與測量,找出最佳比例,目的是製作出降低熱量又健康的麵條! 自製【延展性測試機】測量自製麵條的彈性與軟爛程度,從嚼勁的口感,自製【咀嚼度測試機】,模擬門牙切斷麵條的方式搭配電子紀錄測量麵條的咀嚼度,從原料分析熱量以及營養元素,綜合以上判斷找出最佳比例! 最佳比例麵條板豆腐50%、黃豆粉20%、麵粉30%結合【麵條感官評測】,綜合評比後高達96 %民眾願意嘗試,獲得民眾青睞! 實驗歸納,最佳比例麵條,吃下相同重量可以減少熱量34.6 %、蛋白質增加82%、膳食纖維增加92 %,且【冷藏最佳品質可保持7天】,我們的麵條低熱量又不造成負擔!

虹得不得了

由實際觀測彩虹出現時的資料,發現台灣中部地區彩虹出現的時間以夏秋兩季的傍晚4點到6點較多, 這個時候的太陽高度角大多在30度以下。對應中央氣象署的觀測數據,發現是否下雨、地面的氣溫等天氣因素和氣象條件對形成彩虹也有關係,在出現的雲系上以低雲系較多。接著透過圓形水族缸模擬圓形水滴 ,以LED手電筒成功的產生彩虹,並以雷射光追蹤路徑能找出形成彩虹時光在圓形水滴中符合兩次折射一次反射的路徑。之後操作水滴中不同的變因實驗我們發現,水滴中若溶有鹽、酸 溫度升高時會有彩虹位移的現象, 而水滴溫度不同、懸浮微粒的多寡則會影響彩虹的亮度等。最後以自製的球形薄冰外殼,內 加冰水可以更直觀且成功的模擬出彩虹的產生。

「銀」「鍶」作對——Ag/STO複合壓電-光觸媒之光催化性能的合成與應用

本研究以TiO₂奈米纖維為骨架,添加Sr(OH)₂,以水熱法生成異質結構觸媒SrTiO₃(STO)。並引入銀奈米粒子構築Ag/STO,利用表面電漿共振效應(SPR)拓展材料對可見光的利用。再對材料進行鑑定,檢驗其染料裂解、CO₂還原的效果,和驗證其穩定性。結果顯示在光照和震動聯合作用下,Ag/STO的反應動力常數均顯著高於純TiO₂,體現SPR與異質結構的協同優勢。微結構分析亦證實異質結構的存在,有利於光照與震動反應時的催化效果。此新型光觸媒的設計策略將使用環境拓展至震動,不再侷限於光照。為淨化環境、氫能產CO₂還原等綠色能源領域提供堅實的實驗基礎。