全國中小學科展

依相關評語查詢

第三名

康達效應快現身〜我「照」你!

本研究以紋影攝影裝置為實驗工具,拍攝氣流流經物體時其軌跡變化,過程中我們清晰的看見康達效應,證明氣流流經曲面時會改變原行進方向。且發現風源須與圓柱體維持適當距離,方可產生最明顯的康達效應。此外,當氣流流經柱體,其側面夾角小於120°時,所產生的康達效應最不明顯;夾角大於135°時較明顯;流經圓柱體時最明顯,其中當底部直徑大小與氣流範圍相當,康達效應尤其顯著。另外,氣流流經適當曲率的水滴形物體,可順流通過之;而流經不適當曲率的水滴形物體則會產生紊流,不過利用導流板便可改善此問題。最後,我們運用本研究結果,在冷氣機出風口設計了S型曲面導流板,優化氣流流動方式,達到較佳冷房效果。

5進位Kaprekar變換

我們發現任何進位的Kaprekar變換,都可以轉換成Kaprekar運算矩陣,而此運算矩陣會滿足引理2的條件。以此為基礎探討5進位Kaprekar變換,大致可分為三個層面:一是找出5進位Kaprekar常數的形式;二是經過數次的變換後Kaprekar會維持Type1的形式,對此形式的Kaprekar數,我們引進比值x與y,並且定義g(x,y),以表示經Kaprekar變換後的比值。在此基礎下討論5進位中Kaprekar變換的循環結構;三、5進位Kaprekar變換非常複雜,我們找到特定的x與y條件下,Kaprekar數的循環長度會是任意大,且存在需要進行任意給定長度後才開始出現循環的Kaprekar數列。 本文的主要結果分別對應於引理2、引理3和定理3、定理4以及定理5中。

捕碳成鈣 鈉麼厲害

為了回收二氧化碳,成為有價值的產物。本研究建立以化學吸收液捕捉二氧化碳,並生成碳酸鈣的流程。在吸收液吸收二氧化碳後的反應液中加入含鈣液,替換出碳酸鈣。以沉澱法、空氣柱法探討捕捉二氧化碳的化學吸收液特性,以變色法驗證吸收原理。以光阻法測量含鈣液的替換效果,並以吸收速率、吸收量、沉澱量、還原率,找出最佳吸收液。結果發現,以氫氧化鈉與二氧化碳產生酸鹼反應的方法固碳,再加入氫氧化鈣替換出碳酸鈣,並同時還原吸收液,循環利用,是二氧化碳捕捉再利用的好方法,不需要額外能量就能將二氧化碳轉換成碳酸鈣。最後研發捕碳成鈣循環裝置,包含二氧化碳吸收槽,替換沉澱槽、吸收液還原槽,展示了在生活中捕碳成鈣的應用潛力。

萬丹火山泥取代氧化鐵在釉藥上的研究與應用

不定時噴發的火山泥是屏東萬丹知名地景,但對於農民來說,這些在他們土地上所噴發出來的火山泥卻是影響作物收成跟汙染環境的一大問題。大量泥漿很難清理,只能做為廢棄物被清理堆積。自然界的土壤中富含各種金屬氧化物,本篇研究推測萬丹的火山泥中含有較多鐵的成分,透過將萬丹火山泥的粉末溶入釉中做為發色劑的實驗,以窯燒後的成色與參考資料做比較,來驗證這樣的想法。實驗的結果顯示「以火山泥做為發色劑」的釉藥會產生與「以氧化鐵為發色劑」相似的青瓷效果。所以得知火山泥是能夠取代氧化鐵做為發色劑使用,而不只做為廢棄物堆積的。

設計與合成活性螢光探針應用於硫化氫之偵測

本研究設計出一款新型偵測硫化氫之螢光探針,螢光主結構選用BTIC,以疊氮基偵測硫化氫,利用側鏈將探針帶入粒線體。本實驗已合成出BTIC-N3和BTIC-N3-2,並透過NMR氫譜確認獲得目標產物。利用UV燈及螢光光譜儀證實兩款探針對於硫化氫的偵測能力並且兩款探針在10分鐘內皆可顯現出最高螢光強度,且BTIC-N3-2具較佳的螢光效果。此外,在選擇性測試中,加入硫化氫的探針產生之最高螢光強度約為其他試劑的9倍,確認了探針對硫化氫的高度選擇性。最後,我們預計將探針實際進行生物顯影,做多個結構顯影的比對。希望此款螢光探針除硫化氫偵測外,還能夠進行生物機制探討或疾病細胞篩選的應用。

AI排球教練

現在流行AI,我們就想設計一款程式來教人打排球。首先下載python、opencv和mediapipe的Pose landmark detection guide,然後寫入程式,印出關節點的座標。接著找排球隊員,拍攝托球、低手接球、發球、扣球的影片,然後擷取碰球瞬間的影格,載入程式中並計算各個關節點之間的角度,從而定義出標準動作中的各個角度。接著拍攝初學者的各種基本動作影片,然後依照同樣的方法計算各關節點的角度,再與標準版的角度做比較,即可列印出初學者在各個關節點應該修正的角度。再利用Arduino及壓力傳感器做出托球矯正手套,讓人托球之後用LED顯示各個指頭觸球的先後順序,再讓人矯正手指的動作。藉由AI的操作,可以讓初學者快速知道自己的缺點,也知道修正的方法,這就是AI教練的魅力。

水電砲

本研究最初的發想來自於任天堂寶可夢遊戲中的招式「水電砲」,對其感到好奇的我們便想藉由操作實驗來模擬其中的情形,並對於此招式能否在現實中實現,及其達成效果的可能性,提出質疑與猜測。 我們測量不同型態的出水裝置、不同流速的水流、觀測不同噴射距離,也調整電壓大小,發現這些變因都與水電砲的可行性有關,且意外發現流速會影響水柱的型態(連續柱狀還是出現水花狀態),同時也對結果有顯著的影響。但也發現出水裝置的水壓、承受水電砲攻擊的導體厚度皆與測量結果無關。透過研究的進行,我們也了解許多尚未聽過的有趣知識,譬如關於流體的伯努利定律;導電率是什麼;什麼程度的觸電會造成傷害,綜合以上知識讓我們得到了想要的答案。

「峰」芒「幣」露:從聲波判斷真、仿幣

近年來,仿幣氾濫的問題引發廣泛討論,日常生活中我們也曾經收過仿幣。本實驗利用真、仿幣的物理性質及聲音的波形來比較它們的差異,希望可以找出分辨真、仿幣的方法。我們測量了真、仿幣的體積、重量及密度,並且利用專業錄音室的電容式麥克風及音頻分析軟體來收集不同的真、仿幣敲擊相同金屬物體所產生的聲波波形。實驗結果發現: 一、物理性質:仿幣與真幣相比,直徑相似、厚度不一、重量較輕、密度有顯著差異。 二、聲波測試:在8.5K(Hz)以上頻率,真幣具有相似的波形與峰值區間、仿幣峰值區間比同幣值真幣低。 三、聲波比其他物理性質更能鑑別真幣和仿幣。

Hand-catch視訊鏡頭魔法

研究者發現Covid-19疫情爆發導致網課興盛但難以專注,故本研究目的撰寫手部追蹤程式,當做出特定手勢會出現多媒體提示以增加師生互動提升學生注意力。 本研究實驗對象透過準實驗法進行實驗,分為有影像追蹤程式的實驗組,與無使用的對照組,並於實驗後利用問卷施測滿意度。 分析結果得知,經本研究設計的Hand-catch視訊鏡頭魔法的方法,精簡和鮮活組施測後的分數與進步幅度皆高於無特效組有顯著差異,且精簡和鮮活組幅度接近,顯示本研究可提高學習表現。在實施後我們對實驗組採李克量表5點計分法問卷,量尺分數高於4分,且顯示實施特效的滿意度約85%。 未來可幫助身心障礙者,藉由手勢與適當音效及文字進行一些簡單的溝通,作為後續研究。

二維材料/有機半導體複合材料高靈敏有毒氣體偵測

空氣,含有許多有害物質,像是懸浮微粒、二氧化碳、含氮化物等,當我們深入探討空氣汙染的相關資訊,就了解到二氧化氮正是空氣汙染中最危險的氣體,更是造成許多疾病的原因之一。因此,我們決定製作以偵測二氧化氮為主的感測器。經由文獻探討,使用MOS2/PPy複合材料製作空氣感測器,先以水熱法製作二硫化鉬,再以化學沈澱法將PPy結合成感測器。在SEM及XPS材料特性分析中證實MoS2/PPy異質結構有效合成,然後利用此感測器對二氧化氮吸附與脫附的時間及感測器響應值,了解其效能;最後,探討二氧化氮吸附機制,了解感測器偵測原理。我們希望藉由此研究,提高感測器靈敏度,進而加以改善,越靈敏的感測器則越能及時探測有毒氣體,將有效爭取時間做好危機處理。