全國中小學科展

第三名

聖誕「數」好好玩

本研究的目的在探討以90°直角展開直立的立體聖誕卡片中,做為聖誕樹的等腰三角形,底部的中點在凸出時傾斜的原理。我們發現立體聖誕樹底部的中點傾斜的程度和等腰三角形的高度與寬度比例有極大的關聯性。我們發現當等腰三角形的寬度固定時,若它的高度愈低,則在立體卡片以90°直角展開站立時,底部中點凸出時會愈傾斜;相反的,若等腰三角形的高度愈高,則底部中點凸出的角度會愈接近水平。我們推導出如何利用等腰三角形的高度與寬度計算出底部中點凸出時上升高度的公式,以及如何裁切等腰三角形,進而做出底部呈現水平的立體聖誕樹。

無紙袋吸塵器除塵技術運用於室內空氣清淨之研究

本研究主要是希望將「無紙袋吸塵器」之除塵技術應用在室內空氣清淨之上。 首先,選定PM2.5為空氣汙染檢測標的。然後,利用電腦課學習之Arduino套件,編寫程式並組裝SHARP PM2.5感測器。 接著,探討無紙袋吸塵器之除塵原理,並改良結構以應用於空氣清淨。 研究發現:設計良好之「氣旋除塵筒」,確實有很好的清除PM2.5效率。清除PM2.5效率良好的氣旋除塵筒:1.能產生結構札實的氣旋結構、2.直式比橫式效率高、3.加長氣旋除塵筒長度能夠增加清除效率、4.抽氣孔與進入室內空氣孔分開,並將抽氣孔位於側邊可以增進清除效率、5.增加風扇風力也可以增加清除PM2.5的效率。

風砂共舞

本研究的研究目的在探討影響沙灘上風成「砂波紋」外形的變因。除了實地到高雄旗津海岸公園以及西子灣沙灘上進行觀察測量外,我們也在實驗室中利用自行組裝的實驗器材進行各項變因的研究。研究結果發現,以中、細砂做出厚度至少2公分的砂堆、用7.5m/s ~ 8.0m/s之間的風速吹襲砂堆約15分鐘,即可製造出排列整齊、紋路明顯的砂波紋。研究結果也發現風速、砂堆厚度和沉積物顆粒大小都對砂波紋外形有明顯的影響:(1)風速愈小,砂波紋會愈平直,波長也較小;(2)砂堆厚度愈厚,形成的砂波紋波長較長;(3)中細砂和泥土等級的沉積物顆粒才能形成砂波紋,顆粒大的粗砂很難形成砂波紋;(4)當風速相對於沉積物顆粒極小時,有機會形成較不明顯的縱向砂波紋。

銑床六面基準加工類比數位化之研究探討

銑床基礎加工實習,技術層面著重於六面體銑削。如何將六面體相臨兩平面間垂直精度建立,決定了工件後續尺寸控制依據。 實習老師指導我們對銑床主軸中心、虎鉗鉗口固定面、虎鉗底面校正,旨意建立材料置位對應虎鉗夾持角度對合關係;問題是實作上我們無法重現精確達成。依功能性分析發現關鍵在於夾具、工件、軸系三者間無法快速定位校正問題!本研究創新方式是設計增加可重置夾持單元及類比轉數位角度控制單元,以銜接置換維度方式進行定義”固定件位置”,快速獲取重置加工基準面趨近一致於機台軸系方式,有效解決人為校正操作技能不確定性。

望”桃”興”炭”-自製生物炭批次反應淨水槽

本研究以果園回收的水蜜桃果核製備的生物炭為主題,透過製備條件、吸光值濃度檢量線、電沉積反應去污能力的測試,探討比較生物炭與市售活性碳對離子與非離子污染物的吸附能力,進而為彌補活性炭在吸附金屬離子汙染物能力較弱的缺點,自製電沉積與生物炭的批次反應淨水槽,探討其同時處理離子與非離子污染物的效果。 結果發現,利用雙層陶罐間填充碎木炭提升隔氧性,將水蜜桃果核以高溫 900燃燒 2 小時炭化生成生物炭。生物炭對於非離子染劑吸附能力與市售活性炭相當,而自製的批次反應淨水槽,能由 arduino 連動自動切 換進料,有效降低非離子汙染物濃度。目前積極尋找反應條件以提升離子污染物的清除速度,期待本設備能提供一個新方向,降低廢水處理成本。

「植」彩堆「蝶」,紙色迷人

本研究探討將蔬果粉調製成染劑,染印到紙張中,製成蔬果畫紙,使其變成趣味科學玩具,透過玩中學的方式,提升同學們的學習動力。 為了將顏色科學化的呈現,特別研製一套色彩鑑定方式進行後續實驗。對於要染印的紙張選擇,從吸水效果、暈開程度、烘乾後捲曲度、著色效果、顯色效果,以及保色效果等面向,綜合評估後紙張選用最符合條件的達文西設計紙。 最後染劑的調製,以濃度、浸泡時間、保色、複合蔬果配方等進行探究下,發現染劑以蝶豆花粉為基底,混合薑黃粉、甜菜根粉、藍莓粉與桑葚粉,配置成濃度2%,並加入濃度5%鹽水強化保色效果與濃度3%維他命C水強化色彩飽和度,浸泡1小時再低溫烘乾,可產生最多種的顏色變化。

換句話說

BERT近年來在各式NLP任務中可說是無處不見、無所不在,其中使用fine-tuning的訓練方式更是可以幫助研究者省下大量的時間及運算成本,且結果都有不錯的表現。本研究探討在結合不同條件的文本訓練下,基於對BERT模型做fine-tuning且讓其進行文本分類,觀察其對於預測及分類中文句子通順程度的成效,並且根據訓練出來的模型設計修正方式嘗試使其對預測中不通順之文本進行自我修正,並分析其成效與結果。

別慌「蟑」-IoT結合綠能清理之探究

在台灣這種潮濕的氣候裡,蟑螂是每個家庭頭號公敵,多數人看到牠都會聞之色變,為了解決問題設計一個可讓大眾方便的滅蟑工具,參考市售滅蟑相關產品列出缺點並加以改善。作品利用中間設置誘餌區吸引蟑螂進入,一旦被偵測到再採取高壓電擊,緊接著啟動刷子將牠推入後方回收盒中。清除時拉開回收門就可倒入垃圾筒中清理掉。此外作品供電來自太陽能蓄電及運用IoT物聯網技術,開機、電力不足、電力充飽或已捕獲,行動載具均會收到 LINE通知訊息且同步記錄到Google試算表,還可以透過LINE訊息欄輸入V或C文字,反查捕蟑數與目前電量狀況,作為未來環境除害監控參考。

光學式震動裝置

本研究開發的多軸向光學式震動測量裝置,結合物聯網技術達到監測震動訊號並即時警示的目的,首先確認慣性單擺的光柵繞射光學特性能有效測量出震動訊號,並可在連續震動狀態下,有效且持續記錄震動訊號。其次在震動訊號分析上,以OBSPY程式輸出訊號頻譜圖,並自行開發的Python程式利用增加執行緒的模式,提升影像紀錄取樣率達到符合資料分析所需之奈奎斯特頻率(Nyquist frequency)條件,並進行運算與濾波將數據有效運用。更透過3D列印技術製作出可記錄平面震動與垂直震動訊號的微小化多軸測量裝置,將監測與紀錄震動訊號之數據,透過物聯網傳輸,儲存於雲端資料庫內,同時可即時偵測震動訊號是否超過警示數值,並透過line notify將警示訊息發送出去,達到即時監測與警報的目的。

構造、力學與能耗比較淡水螺的仰泳機制

我們發現扁捲總科的囊螺(Physella acuta)與椎實螺科的台灣椎實螺 (Lymnaea swinhoei)親緣關係稍遠,但卻擁有相似的外型並具有奇特仰泳動作,推測兩者應適應相似環境而演化出相似構造與行為模式。研究顯示,囊螺比起台灣椎實螺擁有較佳的翻身仰泳能力,其螺殼質量不均的特性使其產生比椎實螺大1.7倍的力矩助其翻身仰泳,另外囊螺氣囊有著比椎實螺更大的儲質比助其浮沉調節。漂浮方面,囊螺腹部一半浮於水面所產生的表面張力即可支撐其漂浮,而椎實螺的漂浮仍需氣囊協助,無法單靠表面張力。能量耗損上,仰泳比水中爬行擁有近百倍的節能效益,使兩種螺類皆願意承擔被掠食者發現的風險執行仰泳。未來期待以仿生概念將仰泳的運動模式延伸結合,打造出更節能省電的水中移動設施。