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臺灣

探討水體表面張力對蚊蛹和四齡幼蟲存活率與羽化率之相關性

蚊蟲的幼蟲期與蛹期均生活於水中,需浮至水面藉由呼吸管呼吸,因此如何維持呼吸孔的順暢換氣成為幼蟲和蚊蛹的生存關鍵。本研究藉由添加界面活性劑至水體,改變水體表面張力,使蚊蛹和四齡幼蟲呼吸構造因無法正常發揮效果而達到減蚊或滅蚊目的。 本篇論文分成三個部分研究:在無氧氣供應下,發現蚊蛹存活的時間較四齡幼蟲短。接著,比較不同表面張力下,蚊蛹和四齡幼蟲的存活率與羽化率的大小。結果發現能夠讓蚊蛹和四齡幼蟲存活的水體,表面張力須大於34 (N/m)。最後,模擬蚊蛹和四齡幼蟲的呼吸管,設計口徑大小不同的模型,探討水體表面張力與進水程度相關性。由模擬結果得知,口徑越大以及表面張力數值越小時,模型越容易進水。

「腳」度「偏偏」-自製拇趾外翻角度檢測器

拇趾外翻在生活中是常見腳部疾病之一。本研究從坊間自我檢測為出發點,成功製作出一個更有效、更快速、精準的拇趾外翻角度自我檢測方式及裝置。 我們構思各階段檢測裝置並進行改良,最後從可變電阻的電阻值轉換成角度為發想,成功利用Arduino量測可變電阻不同電阻時的電位差,轉換成角度,結合足邊測量板,完成可立即顯示外翻角度、警示且具藍芽功能可記錄數據的模組化拇趾外翻檢測器。相較於其他檢測方式有方便、快速、便宜、準確性佳的優點,除可提供大眾自我檢測以達到提前預防的功效,具有數位化功能的檢測器透藍芽模組及專屬APP,可以將檢測數據資訊化並上傳雲端提供給使用者或醫療人員在未來做長期追蹤。

神「漆」酷科學-不同粉末對塗料降溫效果之研究

因暖化和教室過熱問題,我們自製檢測裝置探討各種配方和變因,進行降溫塗料研究。 我們從24種粉末中實驗出6種特色粉末深入研究。其中二氧化鈦漫射紅外線佳,二氧化矽阻隔佳,蛤粉則兼具漫射和阻隔效果。我們歸納出「白度、粉末性質和顆粒堆疊」是影響塗料降溫的關鍵。當顆粒堆疊的縫隙越少(形狀相似、顆粒越小)降溫效果越佳。 但顆粒粒徑<3μm易產生團聚現象,無法均勻分布! 我們也自製碳酸鈣微球,由不同大小顆粒的混合察覺大小顆粒鑲嵌能減少縫隙、降低團聚並增加白度。更意外發現蛤粉漫射效果佳是因為具有大小顆粒鑲嵌的結構! 我們研發出四種降溫配方,加熱三分鐘能比市售隔熱漆低4.7℃,日曬保麗龍盒實驗也能低0.5℃,適合推廣應用。

澎湖銀合歡活性碳製備與性質之探討

銀合歡是澎湖島及台灣山地普遍存在的強勢外來植物,本篇利用自製燒碳爐將銀合歡燒製成生物碳及活性碳,與市售符合NSF-42規範的椰殼活性碳比較。自製銀合歡活性碳於甲基藍色素吸附脫色實驗中,在攪拌2~5分鐘即吸附甲基藍色素,此外吸附甲基藍色素後無法再釋出,導電性與乾電池的石墨棒相當,12小時吸附93%以上醋酸分子,其表現能力與市售椰殼活性碳毫不遜色,未活化的銀合歡生物碳也呈現相當的吸附能力,實驗室高溫爐製的銀合歡活性碳性質更是超越市售椰殼活性碳。本篇結果提供外來物種銀合歡砍除的經濟誘因,提高廢棄物經濟效益並符合碳保存的環保趨勢,達到兩全其美的解決方式。

大珠小珠落玉盤-探討月球隕石坑之成因

可利用Tracker軟體成功量化斜拋鋼珠之X軸及Y軸的分量速度。斜拋撞擊接觸面實驗:小粒徑材質,鋼珠越重則寬深比值越大且形似橢圓;中粒徑材質,鋼珠越大坑洞寬深比愈小,大粒徑材質,在120°角度時鋼珠越大則坑洞寬深比愈小。接觸面為小粒徑砂石加上麵粉其比例為2:1形成混合層鋼珠為16mm時,其拋體運動所形成的坑洞寬深比與隕石坑相似。自由落體實驗結果皆為鋼珠粒徑愈大其寬深比值越大,接觸面為小粒徑材質時寬深比大小差異不大,且相較於斜拋之寬深比小許多,較近似月球隕石坑之實際寬深比值;接觸面積為小粒徑加上麵粉則呈現出測量坑洞的深度趨於一致,且寬度則與重量大小正相關。

「稻」高一「齒」、「磨」高一丈- 探討褐飛蝨的齒輪構造與運動方式的相關性

好奇褐飛蝨齒輪的秘密,實際飼養並觀察牠的身體形態與習性,進一步製作3D紙模型認識結構。以顯微鏡找出齒輪在若蟲後足轉節處,為正齒輪占轉節角度60~80度,齒數隨蟲體變大增加。成蟲沒有齒輪,轉節較若蟲大,腿節、脛節和跗節比例較長助於運動和抓握,六足連動跳躍時平均距離長,平面移動三足步式。驗證蟲體轉彎上下安全又省力,3D列印製作齒輪模型模擬蟲體運動,比對步足模式找出與齒輪相關性。若蟲腿部短、步行較緩慢,平面移動步足模式和成蟲相似;順逆時針轉彎以5或6足齒輪帶動其他足轉動。跳躍時轉節和5,6足開啟後,齒輪瞬間合起卡住,5,6足拉直跳躍。齒輪讓若蟲順利步行、跳躍逃生,推測是為了適應水稻的構造。

”因數”小子之不能”除”的秘密

本研究發現互不整除的組合個數在2至N/2((N+1)/2)之間。且快速找出其中一個互不整除的最少組合內容為(N-1,N)且必有(2,3)。 當N為質數,組合個數(P)為2的情況下, 1~N的組合數量(a_N)有aN=aN-1+N-FN的關係存在。組合個數(P)的組合數量(a(N,P))有a(N,P)=a(N-1,P-1)+a(N-1,P)的關係存在。也出現連續數的狀況,連續數的數量與N及組合個數(P),呈現N-2(P-1)的關係存在。 另外,我們創造了「互不整除表」,透過螢光筆劃線即可來快速判斷該組合是否為互不整除的組合。我們也可以透過「互不整除表」快速找出組合個數為2時,1~N的組合數會有多少種組合數量。

四「瓶」八穩~環保浮筏載重之研究

我們運用資源回收的寶特瓶和EVA軟質地墊,來快速組裝穩重安全的環保浮筏。研究發現,當載重浮筏底面積和高的比值越大,重心位置越低越穩定,回復力矩越大,穩度越高,載重能力越大(在小於最大浮力的情形下)。同時還發現,模組重心吃水深度(dw)、模組吃水深度(d)、重心與浮心高度差(Δwb)、模組頂部與重心高度差(Δtw)等四個參數,也會影響浮筏的最大載重(W),並自創一個快篩函數f(dw, d, Δwb, Δtw),可以大致計算出浮筏最大載重的變化趨勢。我們結合自創的快篩函數,設計自製可以裝填不同重量物質的環保浮筏,可以推廣至各水域,作為安全可信賴的救難設備,兼顧環保與救難的雙重功效。

兩相異直線均分三角形與四邊形的面積

本研究推廣古老的數學問題「Quadrisection Problem」,2018 年 Carl Eberhart 曾針對此問題進行探討,給出兩條垂直線將任意 △ABC 的面積四等分的解。 我們沒有設定兩相異直線必須垂直。由於兩相異直線至少將任意三角形分割成三塊區域,至多分割成四塊區域,所以我們先探討兩直線三等分三角形,再繼續研究四等分三角形,最後給出完整分割的圖樣與方法,並且給出四等分面積的充要條件。第二,我們繼續推廣到任意凸四邊形與凹四邊形,證明了對於所有凸四邊形與凹四邊形必存在四等分面積的分割方法,這是本研究的亮點之處。本研究雖僅使用了初等幾何工具,但是簡潔地找出豐富的性質並且完整解決了兩相異直線均分任意三角形以及四等分任意凸四邊形與凹四邊形的面積之問題。

The effects of a water tower with dual-damping energy dissipation system on shock absorption

921地震震波對高11-15層大樓產生重大危害。本研究以模型模擬11層大樓建築物,頂樓設置水塔配合陽台天花板設置水撲滿的雙阻尼消能系統設計,探討不同震度震波在雙阻尼系統減震成效。模擬之設備利用3D列印機自製水撲滿、不同形式網狀隔間液體阻尼零件,自製地震模擬器以電流調整器控制怠速馬達,進行模擬不同震度下高樓產生擺動與震盪之狀態與特性。 實驗發現單一阻尼消能元件的減震阻尼效能較差,雙阻尼消能系統可提升39%至58%減震阻尼效能。其中雙阻尼消能系統若有網狀隔間,水波擾動震盪越明顯,阻尼效能提升 6%至14%。11層大樓於頂樓設置平行器壁網狀隔間正方形水塔,並配合在第9至11層樓處,設置隔間距離較短網狀隔間水撲滿,二者水位設定六分滿,此液體雙阻尼減震消能系統,可抑制模擬震度5至7級震波對大樓產生的順向波動共振與大樓結構體的自主扭轉共振。