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臺灣

妙妙圈垂直自由落下漂浮時間之探討

妙妙圈(slinky)是一種預力彈簧,未伸展時彈簧會聚合並且需要外力才能將其分開。將其上端懸吊,重力會使彈簧局部分開,釋放其上端後,下端會在空中漂浮一段時間,直到上端逐漸向下聚合並與下端聚合段接觸時,整體才開始落下。在既有的權威研究中,認為漂浮時間是縱波從上端傳遞到下端的所需時長。 本研究以光電計時器精密測量漂浮時間後發現,漂浮時間與縱波所傳遞時間並不相符,反而與聚合段的落體時間吻合。為此,我們推導了在妙妙圈下方懸掛重物後,聚合段的落體時間,並與實際測量的漂浮時間比較,發現兩者完全一致。 這結果除了顯示彈簧下端的開始移動確實並非縱波傳遞所造成,而且本研究所推導出彈簧下端漂浮時間的公式確實正確可用。

清『靜』好空氣-使用主動式靜電綠牆分解空氣污染物

由於COVID-19的影響改變了整個社會形態,依據世界衛生組織報告,COVID-19主要傳播的路徑為空氣傳染等,故空氣污染對健康和生存造成巨大而可怕的影響。為強化環境空氣品質確保健康,本研究建立主動式靜電綠牆,其可依據空間大小需求和空氣污染物種類,調整模組尺寸和植栽種類,透過靜電吸附污染物質達到淨化空氣、美化環境。 本研究分別在不同情境 (高溫高濕、高溫低濕、低溫高濕和低溫低濕)下,分析探討污染物去除率。其主動式靜電綠牆可移除二氧化碳 0~38%,並可移除懸浮微粒 5~11%和細懸浮微粒 4~15%,另移除甲醛的去除率 55~93%、化學污染物 52~94%。

環保「蚵」技 魔鞋再現

本研究以廢棄的蚵殼和回收紙作為研究材料,先將鍛燒後的蚵粉溶於水後,噴灑於手機螢幕與電腦鍵盤,並利用ATP生物冷光儀檢測微生物的殘存量,研究發現10ppm與100ppm濃度的自製蚵粉水在手機與鍵盤皆可達98.14%與96.08%以上的殺菌效果。之後再將自製蚵粉水與市售蚵粉水、自製文蛤粉水、水,在門把上做殺菌效果的比較,結果顯示殺菌效果最佳的是100ppm的自製蚵粉水,可達93.23%以上的殺菌效果。接著利用回收紙製作環保鞋墊,並加入自製蚵粉,用以探討加入自製蚵粉後的鞋墊中是否具有抑菌的效果,結果顯示加入5公克自製蚵粉微生物最佳可達89.5%的殺菌效果。

磁攪拌子在黏滯液體下作磁懸浮運動之實用性探究與數值模擬法的發展之研究

本研究對磁攪拌子的懸浮做出一連串的實驗探究與數值模擬法的建模。透過觀察實驗,分析磁攪拌子與驅動磁鐵的互動,提出磁攪拌子跳起與穩定懸浮的原因。建立運動方程式,並使用數值模擬法預測各種變因的影響,也編寫程式語言使模擬的結果以動畫呈現。依照理論的預測,設計實驗驗證數值模擬法的適用性;探討懸浮的動能,發現耦合性質。 在應用方面,懸浮運動是攪拌與懸浮的結合,應可為黏度差異大之化學反應提供穩定反應的攪拌系統。本研究為增進「懸浮式攪拌」的實用性,以數值模擬法測試多極驅動系統的可行性,並成功達成;探討長度對攪拌效率的影響,提供在弱驅動系統中達成懸浮的辦法。為了在應用層面上有更好的發展,透過理論模型提出控制懸浮高度的方法,而實驗結果指出此方法的可行性。為尚不明確有何應用的「磁攪拌子懸浮運動」提供明確的發展方向。

無毒有「單」~探討單寧酸作為生物農藥的可行性

農藥,除了對害蟲的有效抑制之外,也對環境生態造成一定程度的影響,是否有對農作物及環境更為友善的農藥呢?本篇探討「單寧酸」做為生物農藥的可行性,結果發現偽菜蚜體表蠟粉被破壞,單寧酸接觸後具一定程度立即致死能力,生物農藥測試組(乳化劑+油+3%單寧酸溶液)立即致死率69.5% (10min)。生物農藥測試組和噴水組之農作物質量表現,無達到顯著差異( p>0.05),顯示生物農藥試劑對作物生長影響不大;以分光光度計分析,作物與環境土壤均無殘留,且作物易洗淨。生物農藥試劑對於不同科害蟲,以葉蟎致死率最高,為86.3%,而對蚜蟲及介殼蟲則分別為71.3%與61.6%。野外測試發現生物農藥試劑之驅蟲率,D1已達96.1%,而D2則達98%,D3達100%。吸食試驗顯示,生物農藥測試劑組對蚜蟲致死率約90%,顯示本生物農藥試劑不僅具立即接觸毒殺,也兼具長效吸食毒殺的效果。

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。

碳為柑止-生物碳吸附力及螢光應用

以泰源肚臍柑皮作為材料,將其烘乾製成粉狀後高溫鍛燒製成生物碳。檢測Zeta電位可知生物碳表面帶負電,分別對吸附亞甲藍、結晶紫、甲基橙等有機染料的效果探討,發現生物碳對表面具有不同電性之染料有明顯差異,且在混合染料實驗中可知生物碳對表面帶正電的亞甲藍及結晶紫有很好的吸附效果,反之對表面具負電的甲基橙則無,推測靜電力為主要吸附原因。 從上述生物碳表面電極以及染料吸附實驗結果,設計使用生物碳吸附水楊酸實驗,且結果證實生物碳可吸附水楊酸,再進一步探討生物碳在不同濃度水楊酸溶液環境下對吸附比率的關係。 同時為了探討生物碳重複使用的效果也使用酒精作為脫附劑進行了脫附實驗,結果證實重複吸、脫附三次的生物碳,吸附率皆達70%以上。

「梅」來演趣-探討台灣梅雨季之大氣流型演變與模擬

為了解台灣地區梅雨季的氣候特徵,本研究分析2009~2021年五、六月之降雨、風場及大氣環境。顯著降雨方面,東北部全年有雨,西南部則是五月開始才進入雨季。五至六月,台灣顯著降雨區域逐漸南移,為了解此時期大氣環境演變,我們分析「SSL東亞衛星地面天氣圖+風場」,共歸納出六種流型,分別為A北風、B東風、C南風、D北風南下、E低壓帶及F西風流型。我們發現,南風流型入夏後成為主流,且流型變化有趨勢性,在整合降雨資料發現,迎風面影響降雨甚鉅。接著,我們嘗試在實驗室模擬流型,我們以不同濃度海藻酸鈉溶液進行垂直及水平模擬,搭配磁石攪拌器模擬不同流向的流體擦撞,並加入障礙物,可模擬出與本研究相符的幾種流型。

自製電線彎曲機

本作品的特色是以Arduino單晶片為核心,自製一個機電整合系統的電線彎曲機,利用程式設計好的流程,系統即會自動控制步進馬達,將所需之電線送入進料機構、Z軸機構、彎曲機構,完成程序所設定之長度、形狀,讓使用者可以客製化的規劃,方便、快速又一致性的彎折所需之電線。

黃河之水天上來-免電力自動補水

最近經常停電,老師常常宣導因應地球暖化要節能減碳,因此我們搜尋資料並嘗試設計不需要電力的魚缸供水系統。歷經第一代簡易供水系統的研發,第二代運用希羅噴泉的探究提供水源,到第三代運用虹吸原理設計除了供水之外還能幫魚缸替換原本的舊水達到活化魚缸水的功效,已經可以取代原本需要馬達抽換水的功能。本研究還使用廢棄或可回收的物品來完成主要供水設備,除了創意十足外,可行性非常高,運用大自然的力量當作能源,可以減緩地球資源耗盡枯竭的時程。希望資源可以永續發展,也為我們生活的地球盡一份小小孩的心力。