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第二名

智慧桌球練習機:以Arduino為核心之創新設計

本研究主要是以Arduino為核心,製造出穩定度高且能自由開發各種智慧練球功能的桌球練習機。我從小喜歡動手拆裝機器和寫電腦程式,我的好朋友是桌球校隊,他希望擁有一台自己的桌球練習機,但是市售機器很貴,於是引發我的製作靈感。我以Arduino控制無刷馬達和伺服馬達閘門,使用 3D列印製作機身,再以手機藍牙App控制練習機,能發出不同速度的直球以及左右旋球,最後我加入腳架旋轉Arduino套件、人臉辨識及智慧練球模式(發遠身球及隨機出球功能)。穩定度的測試結果顯示:直球落點和左、右旋球皆穩定;選手測試心得都覺得新奇有趣。本研究的特點是首創智慧練球功能,兼具模組化、快速組裝、輕便、便宜、發球穩定的優點,可作為桌球校隊訓練設備。

喔「葉」!皇宮菜在缺水逆境中訊號傳遞之研究

本實驗探討皇宮菜為適應乾旱的訊息調控機轉,我們發現不同生長階段耐旱程度不同,具耐旱力的成熟植株透過氣孔密度提高、氣孔簇發生和降低氣孔張開度,來減緩水分蒸散速率以維持葉子含水量,同時也發現皇宮菜在乾旱脅迫下過氧化氫的提高。我們噴施過氧化氫於耐旱力低的幼苗葉片,結果顯示氣孔密度和氣孔簇增加以提高葉片含水量,增強幼苗的耐旱性。當以抗氧化劑處理會降低成熟植株的抗旱能力,且進一步證實過氧化氫參與ABA的訊息調控機轉,改變表皮細胞形態和氣孔分布,並透過鈣離子調節氣孔運動優化氣體交換效率,達到減少水分散失維持光合產量,此有助於理解作物在乾旱下的氣孔發育模式,作為影響作物產量和土壤節水可能的潛在機制。

空氣鳳梨毛狀體降低空汙之探討

本研究主要是探討空氣鳳梨葉子作為清淨環境空氣和降低PM2.5濃度以及物理性微粒的功能。為了解空氣鳳梨的吸附能力,我們先測量空氣鳳梨的滯塵能力,發現高居室內植物滯塵能力第二名:其次是測量植株能否降低線香微粒濃度,發現其葉片具有減少懸浮微粒的能力,顯示其具有空氣淨化效果;猜測上述能力應與毛狀體結構有關,於是著手測量去毛後的吸附能力,得知毛狀體是影響吸附能力的關鍵。接著我們學習Image J操作,進一步了解空氣鳳梨在各部位的吸收能力及運送途徑。透過影像分析,推測微粒的路徑為葉基→葉中→葉尖。最後探討吸附微粒後植株與對照組的抗氧化能力,發現實驗組明顯降低,說明微粒會對空氣鳳梨造成氧化壓力並影響生理代謝。

截線多邊形內切圓半徑與面積之研究

一、新瀉八幡宮算額問題 1.從由內往外作圖法知,三角形可用三個切線段表示其他線段、三角形與截線多邊形 內切圓半徑。並證明:截線多邊形內切圓的半徑和為全圓半徑的2倍。 2.由外往內作圖法是用三截線等長且位置唯一決定,三截角皆等腰三角形原理作圖。 3. 元貞利三角形的垂心為亨圓圓心,外心為全圓圓心。 4. 當正三角形時,截線多邊形內切圓面積和有最小值為全圓面積的28/25倍。 5.三角形之截線多邊形內切圓周長和為全圓周長的2倍。 二、正n邊形算額問題 設亨圓、元圓、全圓半徑為a,b,R,θ=180°/n 則a:b:R=cos2θ:sin2θ:(sin2θ+cosθ) (a+nb)/R=(n.sin2θ+cos2θ)/(sin2θ+cosθ) 每邊所截線段比(cosθ-cos2):(1+cos2θ):(cosθ-cos2θ) 三、四邊形算額問題 1. 從由內往外作圖法知,四邊形算額問題無定值。 2. 箏形用二個切線段表示截線多邊形內切圓半徑與全圓半徑間關係。 而等腰梯形則需三個切線段。

蓋婭的秘密-測量地球半徑

前人利用太陽在同一經度的南、北兩地點過中天時的仰角差與兩地距離,換算出地球的半徑。因測量儀器的精準度與日期、時間選擇的限制,測量方式有很大改良空間。本研究以測距輪、公路里程牌與Google© Map尺規工具,選擇同一經線上的南、北二測量點,量測出直線距離,再利用手機高精度陀螺儀,自製北極星仰角測量平台,搭載應用程式phyphox® APP,在測量點測量北極星的仰角,換算成地球半徑,量得最接近地球實際平均半徑的距離為6366.514507km,與實際值誤差約-0.0766%,準確度更勝前人研究,大幅縮短「利用天體仰角測量地球半徑」所需要的測量距離,且在任何一天,只要月相、天候允許,都可以進行測量。

溶液深淺長短跑-創新方法精密測量折射率與液體濃度的關係

我們利用一般裝潢使用測量距離的雷射測距儀,配合理論推導,自行設計實驗方法與步驟,成功地精確測量各種水溶液在室溫下的折射率。透過我們的實驗方法與高中光學插針法測量液體折射率的實驗比較,測量誤差比插針法得到的實驗結果小一個數量級。我們還利用此實驗方法精確測量不同濃度的各種水溶液之折射率,探討折射率與濃度之間的線性關係。我們更進一步測量雙溶質水溶液與不互溶的兩液體,發現其折射率皆具有線性疊加的關係。

廢木屑的春天~探討前處理提升木質纖維醣化效率

本研究找出木質纖維廢棄物更環保的前置處理方式:木屑過篩縮小粒徑再利用低濃度硫酸、鹼性過氧化氫溶液二次處理,可以提高酵素水解木質纖維效率,且有效抑制不利於酒精醱酵的「羥甲基糠醛」產生。本研究控溫在100℃以下,酵素水解48小時最高達到84%的纖維分解率與57.2%還原醣產率。實驗設計可以大幅減少金屬離子廢液產生與耗能,也能提升目前業界常用酸處理的產醣效率。實驗發現複合式前處理藥劑的濃度最高只需3%且處理時間一~兩小時,可使還原醣產率比酸前處理增加30%。研究中的前處理用於鉛筆木屑和乾燥的果菜廚餘粉末,也都能達到73~83%左右的纖維素水解率,證明研究設計的複合處理木質纖維高效且節能環保。

過目不忘:Sans Forgetica字體的學習效果研究

閱讀、記憶與理解,對莘莘學子們乃至大眾來說,都是每天經歷著的重要日常。有鑑於此,本研究驗證了一款宣稱能藉由理想的閱讀難度來啟動深度認知歷程,進而提升記憶與理解的字體:Sans Forgetica的效果,以及其設計在中文的應用可能,結果發現無論在英文或中文材料中,Sans Forgetica字體都展現出提升記憶和理解的效果。另外,本研究又根據認知心理學的完形理論,提出Sans Forgetica字體效果成因的可能解釋,並以眼動追蹤技術驗證,結果雖不夠強烈,但仍具參考價值,開啟後續研究的方向。

一壓即縮——可壓縮三角錐之發明與研究

在工地或事故現場常用的交通三角錐因形狀固定、體積較大,而不易收納,於是我們針對此不便做出了改良與研究。經過多次實驗,最後,我們決定使用不鏽鋼線,燒製定形後,再用縫紉機將輕盈的紅色雨傘布縫製於上,讓角錐猶如彈簧般「一壓即縮」,即使是孩童也能使用,且如遇到事故,有彈性的布料角錐也能減輕碰撞的傷害。為了提升三角錐的穩固性並加強警示功能,我們用壓克力做了角錐的底座,並在內部配置電路,使三角錐具有聲光警示效果。藉由紅外線感應對靠近的人發出警示音,並於夜晚時,可設定發出不同色彩和亮度的光來警示。經過多次的實驗、測試,終於設計出具備聲光警示與輕巧、好收納等優點的三角錐,期望被各方廣泛使用,減少意外的發生。

救從這裡來-圖像式避讓裝置效能之研究

我們曾在新聞上看到聽障駕駛因阻擋救護車的路線而遭到開罰,雖非故意,卻也可能造成嚴重的損害。且現在的車室密閉性高隔音效果佳,若音樂播放聲量過大,駕駛人可能因此忽略救援車輛駛近,造成擋道的情形。本裝置是透過偵測救護車警笛所發出的特定音頻,來判斷是否有救護車駛近。輔以AI鏡頭的視覺辨識功能,自動判斷救護車與本車的距離、來向。並透過圖像式的警示標誌提醒駕駛者有救護車駛近,並提示避讓方向。期望能藉著電子化的偵測和圖形化的提醒,讓救護車更有效率的通過車陣。未來也希望能結合自動駕駛系統,增進道路安全,提高救援效率。