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臺灣

交換訊息

從廣告影片中也能發掘有趣的數學題目。 本作品主要研究從廣告「交換名片」發想的數學問題:試求全體人員完成一對一交換名片所需最少輪數,我們得到最佳解;由於交換名片屬於交換訊息的一種,所以我們探討更一般化的情況,設計兩種交換訊息的方式:「攜帶」與「分送」,找出這兩種所需的最少輪數。前者的最少輪數和「2的n次方」有關;後者的最少輪數則利用「費氏n-步數列」解決。最後我們比較了三種方式的最少輪數。

蕨鬥吧!FIRE!-以塵爆進行孢子脂質分析研究

本研究試圖探討「使用含有脂質的蕨類孢子進行塵爆實驗會有什麼樣的效果?可否藉由塵爆實驗結果分析孢子成分」,於是我們使用玉米粉和石松、海金沙孢子進行研究。實驗過程中觀察粉末的各種物理性質,並以染色法分析孢子脂質含量,最後進行開放系統和密閉系統的塵爆實驗並交叉比對。結果發現,石松與海金沙孢子在塵爆過程中因其生物結構特性而會有劈哩啪啦的聲響,且海金沙因孢子之孢粉素殘留會有黑煙出現。密閉系統的塵爆實驗中,我們得到粉末的塵爆威力大小為:石松>海金沙>玉米粉,此結果與孢子脂質含量分析有直接相關。

造橋大師!(義大利麵線橋)

利用家中常見「義大利麵」進行一系列「造橋大師--義大利麵線橋實驗」,看看「義大利麵線橋-樑柱材質」、「義大利麵線橋-樑柱粗度」、「義大利麵線橋-橋樑距離」、「義大利麵線橋--底橋間隔」、「義大利麵線橋--橋墩避震種類」、「義大利麵線橋-椼橋結構」等方向研究,可以讓「造橋大師--義大利麵線橋」成為負重之最佳組合。

「鐵」定吸引你-探討奈米磁性氧化鐵對重金屬離子的吸附效果

我們採用共沉澱法製造出奈米級磁性氧化鐵(Fe3O4),接著探討此物質對不同重金屬離子的吸附效果,從而確立其應用在吸附並移除重金屬離子的可行性。我們發現奈米級磁性氧化鐵對於銅離子及鉛離子,其每公克最大吸附量分別為5.64×10-4及4.20×10-4莫耳/50分鐘。接著我們使用單寧酸對奈米磁性氧化鐵進行改良,再對銅離子及鉛離子進行吸附,其每公克最大吸附量分別為5.60×10-4莫耳/50分鐘及7.31×10-4莫耳/20分鐘。我們發現改良前後的奈米磁性氧化鐵對於銅離子的吸附效果差異不大;而改良後的奈米磁性氧化鐵對鉛離子的吸附量能達到未改良的2.61倍。最後推論最佳吸附銅離子是使用0.25克的奈米磁性氧化鐵放置50分鐘;而最佳吸附鉛離子是使用單寧酸改良後奈米磁性氧化鐵0.1875克放置20分鐘。

探討建築物結構與地基對抗震及抗土壤液化之效果

本研究探討不同結構補強建築物的抗震能力與不同基礎建築物的抗土壤液化能力,最後合併出最能夠抗震及抗土壤液化的建築物型式。 我們測試地面以上不同結構補強的建築物以及地面以下不同的基礎,並將不同結構補強搭配不同基礎,分別測試其抗震及抗土壤液化能力。 本研究主要發現: 一、 單斜撐結構補強的抗震能力比加裝阻尼球好。 二、 樁基礎的抗土壤液化能力優於筏式基礎。 三、 單斜撐搭配樁基礎的建築物抗震效果較佳。 四、 使用砂石改善土壤,能使筏式基礎建築物提升抗震效果。

「殼」以隔熱,「殼」以隔音

本實驗研究-小麥、花生殼、龍眼殼、咖啡渣、葵瓜子殼是否有隔熱和隔音的效果。 以白膠和糯米為黏著劑製成各種殼板,測量其在不同厚度時,在室外陽光和室內燈光下的隔熱效果,以及不同波型和頻率下的隔音效果。實驗顯示: 一、五種殼板都有隔熱降溫的效果,效果最好可達到15℃(白膠底)和13.2℃(糯米底) ,平均花生殼版的隔熱效果最好。 二、氣溫越高,殼板的隔熱效果越好。 三、殼板的密度對隔熱效果影響不大,但對隔音有一些影響。 四、隔板增厚之後,隔熱不一定變好,但咖啡渣、小麥隔熱效果可增加4℃之多。 五、殼板都有隔音效果,0.5公分隔音效果最好的是咖啡渣,1公分效果最好的是龍眼殼。 六、殼板增厚後隔音效果都變好,只有咖啡變差。

「菇」「助」一擲—菌絲體防撞材料之研究

經媒體得知有人利用蘑菇菌絲體製作出防撞包裝材料,在台灣,菇類的產量大品種多,每年都產生大量的太空包農業廢棄物。因此,我們想透過研究協助解決問題,達到循環經濟的目的。研究結果顯示:不論是使用過的或是未使用過的秀珍菇和藍寶石菇太空包,所製作出的材料都有很好的防撞效果,若摻入30%的咖啡渣,耐撞力更好。拿我們製作的材料和市面上的保麗龍、瓦楞紙板與泡泡紙包裝材料相比,在耐撞性、防火性及熱絕緣性都有很好的效果,在潮濕的環境下容易發霉,代表易被微生物分解對環境友善。我們以燒杯作為實際物品測試,當燒杯以我們製作的材料包覆時,可耐50次以上銅球的撞擊,且從180公分高度落下也毫髮無傷,證明是很好的防撞包裝材料。

破解反重力懸浮術-運用力的平衡對抗重力

從YouTube上《【Fun科學】反重力懸浮術》引發研究動機,加上所學的知識,利用冰棒棍、縫衣細線、熱熔膠為材料,探討正多邊形「互」字型反重力懸浮裝置平衡的規律。 從實驗得知: (一)裝置要達到平衡,外側平衡線的點與中心軸線延長的點連線必須形成一個面,最小的面是三角形;而與上架中心軸同側的2條外側平衡線,形成的三角形,裝置不會平衡。 (二)裝置平衡時,中心軸線延長點一定在正多邊形上架/下架的重心點。 (三)裝置的中心軸L夾角110°的兩邊長度不會影響裝置平衡。 (四)正多邊形「互」字型反重力懸浮裝置平衡時,2條外側平衡線與中心軸線延長的點形成一個「有規律」等腰三角形的面,公式為360°÷正多邊形邊長數=等腰三角形的頂角=正多邊形重心角。

以農業廢棄物芝麻稈做為紡織業常用染劑吸附材質之探討

本研究的重點是使用芝麻稈作為高效的吸附材,進而從水溶液中去除在染紡工業上常用的亞甲藍、剛果紅及雅里西安藍。在研究中,我們分別以吸附時間、pH值、吸附起始濃度作為操作變因,研究其物理、化學參數如吸附率、移除量、反應級數、吸附模式等等之變化[1][5]。使用UV-Vis光譜儀製作檢量線,推算各條件下所得之剩餘濃度,並由此計算其他所需之參數。本研究使用pseudo-first-order及pseudo-second-order進行動力學之分析,我們可以發現芝麻稈對於亞甲藍[3][4][5]、剛果紅[2]及雅里西安藍之吸附均符合pseudo-second-order模型;最佳吸附pH分析則可得知,亞甲藍於pH=5、剛果紅於pH=7,雅里西安藍於pH=8下可得最佳吸附效果;如使用恆溫吸附模型分析其吸附行為,則由實驗結果我們可以得知:亞甲藍符合Langmuir Isotherm及Freundlich Isotherm、剛果紅符合Langmuir Isotherm、雅里西安藍則符合Freundlich Isotherm;而其最大吸附量分別高達每克吸附材可吸附6624.75毫克亞甲藍、10815.74毫克剛果紅或18574.4毫克雅里西安藍。

「打手機鄒(Taso ci cou)的智慧」-探討鄒族手持趕鳥器之力學聲學及實際效能分析

本研究主要目的為探討鄒族手持趕鳥器之力學、聲學及實際效能。我們發現鄒族趕鳥器為省時費力機械,手持位置須遠離支點,製作最佳材料為桂竹>綠竹>麻竹,一節竹子長度越長可以打擊出較大響度聲響,寬度為6.5cm為最佳製作趕鳥器的寬度,竹節個數以二個為最佳的製作個數,新鮮的竹節製作出器響度和頻率較高的趕鳥器,但竹子放置乾燥後聲音會變清脆,反而可以出現除了基頻以外多個明顯的泛音,也非常適合作為打擊樂器素材,我們實際將音頻錄製後,置於小米飼料旁,發現響度高的鄒族趕鳥器音頻前四天可以有效降低鳥害,但鳥仍有耐受性,故每一支趕鳥器均有其價值,值得保存此珍貴祖先手工智慧。