全國中小學科展

三等獎

磁性流體在外加磁場下之有序結構與光學研究

本實驗乃研究超順磁性流體薄膜在通入垂直場後磁顆粒的動力學過程,以及排列的結構、磁鍊的幾何性質。我們使用了兩種創新的方法,分別是改良傳統磁性流體製造方法,避免磁性流體因凝聚而造成干擾;另一個是除了以往以電場或顯微鏡探討磁鍊的性質,使用Rayleigh scattering以及光遮蔽的方法,以CCD量測雷射透射光強度的時變率,改變不同變因(磁場大小、磁性流體樣本厚度、磁性流體濃度),由於其結構性質影響了透射光強度,故分析透射光強度與諸變因間的關係,並與顯微鏡下的觀察結果比較,做出磁致散射動力學過程詮釋。

一個不定方程q=a2+b2+c2/1+ab+bc+ac整數解的探討

肘節式駐腳架

我媽媽體重只有38公斤,每次她在牽機車一直在抱怨車子好重,媽媽因為個子很矮,只有150公分,而且她每次又喜歡穿高跟鞋,所以每次在騎機車、牽機車,而且她又怕車子cc數太小容易被風吹倒,自己又喜歡騎150cc的機車(機車重量一般為70kg~250kg),每次牽機車時自己還常常牽到跌倒,跌倒曾經有一次跌到骨折住院(技術真差!),或每天在喊著關節痛、腰酸背痛,我對我媽媽的行為都感到很辛苦,機車有那麼重嗎?結果我自己牽才知道有那麼重,所以我一直在想,在媽媽的抱怨,體重38公斤、身高150公分這麼瘦弱的女孩子,又騎著150cc的機車,說真的機車的腳架對她來講受力實在太大,所以我一直在想怎麼去設計一個機車腳架,可以讓媽媽不再那麼痛苦、不再有那麼多的抱怨!甚至穿高跟鞋也很好用,所以我一直在想機車腳架怎麼去使用它,直到機械科二年級我上了機件原理裡面有解說機構,我想所有的機車駐車架都是用力矩原理,那為什麼我們不在力矩原理再加上使用肘節機構(Toggle mechanism),因為機件原理講肘節機構是最省力,肘節機構當它形成一直線的時候力量最大,所以我利用高職所學的所有的東西來設計肘節機構設計一個省力的機車腳架,使媽媽不再痛苦、讓媽媽很輕易的就把機車立起來,這就是我的設計---- 肘節式(Toggle mechanism)駐車架。

塑化劑對斑馬魚生長發育與活動力之影響

鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(di(2-ethylhexyl) phthalate, DEHP)是一種被廣泛使用的塑化劑,具內分泌干擾性質的環境污染物。研究目的是建立斑馬魚模式來檢驗DEHP對環境健康之衝擊。本研究區分為四組,包括DEHP暴露組(10 mg/L與100 mg/L組)與控制組(Fish water與DMSO組)。DEHP暴露10 mg/L組與100 mg/L組的濃度選擇,是參考DEHP污染環境地下水濃度的30與300倍而決定。研究發現DEHP暴露組(100 mg/L)的幼魚身長與後端腹腔有明顯下降(P

除油利器,天然的最好 -- 環境中具降解油汙能力之微生物研究

目前研究的嗜油菌主要是分解石油(碳氫化合物),不過從生活中所排出的油(三酸甘油酯),也是一大污染源。本研究目的為篩選可分解三酸甘油酯之微生物,並探討其特性及降解油污的能力。從有油污的環境分離出三種對於日常生活中的油污具降解效果的菌株,利用16S ribosomal RNA gene進行菌種分析鑑定為Ralstonia sp.TFD41、Pseudomonas putida strain II-B、Sphingomonas sp.NC110。Ralstonia sp.TFD41較佳的生長環境為30℃、pH8,偏鹼,革蘭氏陰性菌;Pseudomonas putida strain II-B較佳的生長環境為30℃、pH6-10,偏鹼,革蘭氏陰性菌;Sphingomonas sp. NC110最佳生長環境為30℃、pH4-8,偏酸,革蘭氏陰性菌。而菌種在炸時越長的油中生長情形越差。而在家庭污水中的生長菌數最多的為Sphingomonas sp.NC110M。放入1000ppm油的培養基中,以Sphingomonas sp.NC110的降解油污的能力為最佳、Ralstonia sp.TFD41的降解速度最快。在家庭汙水中Ralstonia sp.TFD41 + Pseudomonas putida strain II-B的生長狀況最穩定。未來預期能培養嗜油菌,將其放回環境中,降解環境中的油汙,以減少油汙對於環境的汙染,還給生物乾淨的生活環境。

潘朵拉的正鑲嵌圖塗色秘密

本研究探討正凸多邊形正則鑲嵌及阿基米德鑲嵌,在限制每一格相鄰格子中至多(或至少)有 格被塗色的情形下的最大(或最小)塗色格子數問題。研究利用塗色格子位於邊線角落、非角落的邊線、鑲嵌內部的共用邊數差異、及與塗色格子總數間的限制條件,採用賦值法解析塗色格子數的最小上界或最大下界。接著建構具最大(或最小)塗色格子數的塗色方式,以歸納法推導塗色格子數,證明其與賦値法解析結果相同,證得存在該塗色格子數。研究結果可應用至貼磚或印染鑲嵌圖案設計、LED點燈遊戲設計、供給-需求組合配置最佳化、LED廣告面板或色差控制等。

實驗探討奈米氣泡水溶液的物理性質

將氮、氧、二氧化碳等三種氣體,分別注入水中成為飽和水溶液,將氣體水溶液分裝入塑膠試管中,用超音波洗淨儀以42kHz的頻率振動,可形成奈米氣泡水溶液。利用奈米粒徑及界面電位量測儀測量氣泡的尺寸以及界面電位後,作實驗探討不同尺寸的奈米氣泡對水溶液的磁性、表面張力、折射率、黏滯係數、以及擴散係數等物理性質的影響。 實驗得知:(1)氮和二氧化碳的奈米氣泡的尺寸愈小,水溶液受到的磁力愈大,氧氣則相反。(2)三種氣體水溶液的表面張力都是奈米氣泡尺寸愈小,表面張力愈小。(3)三種氣體水溶液的折射率都是奈米氣泡尺寸愈小,折射率愈大。(4)三種氣體水溶液的黏滯係數都是奈米氣泡尺寸愈小,黏滯係數愈小,110nm的二氧化碳奈米氣泡使水的黏滯係數降低38.8%。(5)三種氣體水溶液都會阻止甘油在水中的擴散,使其擴散係數變小。

反轉式風力發電之磁浮轉子研究之探討

本研究的風力發電裝置除了在轉子裝上旋翼外,再將定子裝上另外反轉旋翼,並分析單雙組旋翼在不同電阻、風速等變因下所受的影響,以及磁浮軸承的擺動軌跡。以QBLADE軟體設計旋翼,並以飛機木製作。利用送風機產生風能,以自耦變壓器控制風速、可變電阻改變電阻並進行單雙組旋翼測量;用不同水平力施於磁浮軸承,觀察其擺動。最後將測得數據製成Excel圖表,分析趨勢。

聚乳酸/天然纖維複合材料之研究-探討加入玉米葉纖維對機械性質之影響

本研究以玉米葉纖維做為聚乳酸纖維的補強材料,並以加入的玉米葉纖維長度為操縱變因,探討其對聚乳酸/玉米葉纖維複合材料機械性質的影響。實驗設計以純聚乳酸為對照組,以加入1mm, 2mm, 5mm, 13mm玉米葉纖維的聚乳酸複合材料為實驗組。本研究以拉伸強度和耐衝擊值來判斷機械性質的強度。 實驗數據顯示,實驗組的拉伸強度與對照組差距不大,但在耐衝擊值卻比對照組高出許多。除此之外,拉伸強度和耐衝擊值都顯示加入2mm玉米葉纖維在實驗組擁有最佳的數值。另外,加入越長的玉米葉纖維反而不會擁有較佳的機械性質。未來期待聚乳酸複合材料能夠應用在更廣的層面。

Development of Models for Performance Index (PI) and Score Index(SI) of Individual players based on 5 European Soccer Leagues

Most football managers are not aware of the need for analysis of soccer data, which is one of the dynamic sports. In this study, we developed a statistical model with performance indicators and score indicators of individual soccer player based on various event data including dynamic features such as goal, assist, pass, etc. In this study, the correlation between the dependent variables and the explanatory variables, and each explanatory variable was confirmed through the correlation analysis to solve the problem of multiple communicability from the regression model and to analyze the statistically significant preliminary model. In addition, we analyzed the correlation between individual rating of the players and the data recorded in the soccer games, and found that there has been a problem with the rating of the soccer players evaluated by the reporters and the soccer statistics site. To solve this problem, we developed a model that best fit the performance indicators of individual soccer player using the linear regression model and the beta regression model. The performance index model of the athletes was developed by comparing the R-squared value and the mean absolute percentage error of two models, the linear regression model and the beta regression model, and found out the beta regression model is better model to use. By using the estimated regression coefficients of the regression model we made new PI model. Score Index, which is the attractive point of soccer, was developed by comparing Poisson regression model and negative binomial regression model based on AIC value, and the one using negative binomial regression model was found to be better. Through the model developed by this study, it is possible to collect the event data recorded by individual athletes for each soccer game, and obtain the PI & SI index which are the athlete performance index models. This allows us to evaluate each team's players objectively, analyze the team's deficiencies, and provide tools to find players, who can fill in the missing positions of the teams. This study can also be utilized to grasp the performance of athlete in real time by simulating the resultative model.