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臺灣

大蜆神威-初探蜆在魚菜共生系統中的應用

本研究透過文獻探討與訪談後,透過開發黃金蜆的功能,期望建構一個能在校園水生池進行的永續蜆魚菜共生系統,透過實驗與文獻得知,一個50000公升的校園水生池蜆魚菜系統,等同於一棵成年樟樹的固碳量,且通過實驗可知,若通入二氧化碳,還能提高蜆的存活率;即便死去的蜆殼也能成為土壤改良劑改善校園種植環境;使用蜆殼也能燒製成市售的蔬果清潔劑。此外,本研究亦針對虹吸系統、二氧化碳發生系統、水耕植棉進行改良,提供未來相關實驗與校園種植參考利用。

就問你「浮」不「浮」:浮球的穩定性討論

我們利用扭蛋製做單軸、分離式及貫通式雙軸浮球模型,進行海水與淡水的載重與吃水深度、配重位置與傾斜角度、造波和回正觀察。發現載重與吃水深度呈線性關係。不同配重位置明顯影響分離式模型的傾斜角度,重心越低,角度越小。貫通式模型易保持正浮,但重心較高者,正浮不穩定,稍受擾動即傾斜。 在造波中發現浮球呈週期性運動,且浮力最大值在波峰,最小值在波谷,相差可達50%~85%。垂直方向運動速率最大值約在平衡位置,垂直位移最大值<2倍波高。 不同配重位置的貫穿式模型以90°傾斜入水,軸頂到重心的距離(L)決定浮球是否回正。本實驗發現全長16cm的模型,L≥11.42cm者,均可回正,L≤11.17cm者,均無法回正,顯示L越大浮球穩定性越高。

與頻率共舞──探討玻璃杯內不同液量之頻率變化

本實驗以不同玻璃杯型以及盛裝不同液體探討振動頻率,以AUDACITY進行頻率分析,其中無腳座玻璃杯在杯口所形成的波數為n=1, 2, 3…;有腳座玻璃杯在杯口所形成的波數為n=2, 4, 6…。此外腳座可讓玻璃杯更穩定地振動,頻譜上也清楚呈現特徵頻率且有倍頻關係。手摩擦所有玻璃杯主音皆為n=2,且強度大於其他泛音百倍以上,視為純音樂器;敲擊杯口與摩擦杯口的主音(n=2)頻率相同,但產生許多雜音,不適合作為樂器。另外從能量守恆角度推導玻璃杯裝有液體的頻率公式,並以實驗驗證推論,其振動屬於一端受力的「集中負荷」情形,其液高與頻率可以用函數表示。未來希望能進一步以位能角度探討空杯的振動頻率公式,並從黏度探討液體位移速度與玻璃杯位移速度之間關係。

樂齡勇腳椅

臺灣已進入高齡化社會,基於老人在面臨行動力與反應力逐漸退化過程中,造成心理壓力及自信心的喪失,本研究探討及建構一部樂齡勇腳椅,透過健腿檢測、輔助起身及久坐提醒等三個主要功能,配合麥克納姆輪設計多向式椅盤,讓高齡者能於狹小空間便捷行動,讓高齡者可以達成活動更自主(Confidence)、能力更提升(Capability)、移動更便捷(Convenient)、身心更健康 (Healthy)的 3C1H 生活支持策略。透過積木及3D列印技術建構勇腳椅的本體,以槓桿輔助起身,運用Micro:bit搭配按鈕、蜂鳴器、LCD、SG90 伺服馬達等元件,建構可以讓高齡者生活自主行動及監測健康,最後運用ESP8266的wifi晶片,建構可透過雲端搭配Line通知提醒周邊的親人或照護者。樂齡勇腳椅不僅是健身器材,更是支持高齡者生活品質與尊嚴的最佳解決方案。

鐵砂的秘密-台灣東部海岸鐵砂與磁鐵砂含量分析

本研究於2021年8月至2022年5月進行,採砂地點北至宜蘭蘭陽溪口,南至台東太麻里,我們利用室內觀察以及野外考察等方式進行研究。 磯崎灣、鹽寮廟以及都歷砂灘明顯有發亮的砂石顆粒,鐵砂含量多,磁鐵砂量也多,經顯微鏡觀察,發亮的砂石應屬於磁鐵砂。加路蘭溪出海口砂石鐵砂含量近乎80%,且加路蘭溪山壁岩層標本含鐵量78.6%,對比地質圖後,此山壁屬於八里灣層中泰源段的岩層,此層屬砂頁互層的沉積岩層,磯崎灣的鐵砂可能來自泰源段;而研究區屬於火成岩區的都巒山層,含鐵量及磁鐵量高,尤以綠色火成岩及輝長岩為最,所以暫時推論磁鐵砂多來自火成岩。

天文密碼

本研究探討平面中三圓的關係,其中圓O固定不動,圓O1以逆時針方向滾動且繞行圓O;而圓O2同時也以逆時針方向滾動且繞行動圓圓O1。其中圓O1與圓O2上各有一動點P、Q。三圓一開始為圓O2分別與圓O和圓O1外切,且O 、Q、P三點成一直線,Q點介於O 、P兩點之間。當 ̅OO1與x軸夾角為θ時,先以繪圖軟體了解動點的軌跡;其次以三角比的概念求得P、Q兩點的坐標;最後再以電腦繪圖軟體,製作當三點共線時之θ值,並藉由函數圖形了解三點之中何者介於其他兩點之間。本研究由原本的三圓外切的情形,邁向討論三圓外離的情況,猶如恆星、行星、衛星三者的運行,進而以各圓半徑、兩圓連心距、繞行角度為變數,歸納合理的數學式,以利日後進行更廣泛的研究。

「落」落大方-棉桿竹節蟲避敵與成蟲飛行落點行為探究

本研究透過飼養觀察、形態觀察及室內實驗等方式,探討棉桿竹節蟲若蟲與成蟲的避敵行為,以及若蟲掉落後選擇停棲點、成蟲飛行時選擇落點的行為模式。 實驗研究發現,一齡至三齡若蟲的避敵策略多以快走、掉落方式表現;四齡與五齡若蟲會快走移動,隨即偽裝成樹枝不動;六齡若蟲及成蟲甚至會分泌人蔘氣味,成蟲也會以飛行方式離開。若蟲避敵掉落大多翻正1次(91%),側翻次數則最多(73%)。 若蟲與成蟲在同亮度的環境尋找停棲點時,對於不同色塊或色柱的選擇沒有顯著差異。成蟲在空曠環境、飛行時間達4秒以上,會以C形、偶爾出現S形的飛繞尋找陰暗的落點(74.4%),推測飛行尋找落點具「負趨光性」行為,且同一隻成蟲的飛行軌跡大致相同,應有記憶及學習能力。

「生」機蓬勃

有機物在無氧或低氧下,會熱裂解成生質炭,具高表面積,能吸附有機質形成生物炭,促進光合菌生長,改善土壤品質。為了解光合菌對生物炭促進腐熟化的效應,本研究運用光合菌在印度棗、鼠眼木、南洋櫻和桑葚等4種生物炭中做成添加劑,探索添加光合菌與生物炭對土壤的影響。實驗發現,農業有機廢棄物做成生物炭,就能改善土壤環境、促進作物成長,結論摘錄如下: 一、光合菌與水以1:20比例稀釋,種子發芽率與存活率高達100%。 二、校園盆栽土壤添加生物炭和光合菌種植青江菜,發現大部分添加者較未添加者生長更佳。 三、以生物炭提供青江菜營養源,有機質比無生物炭至少提高2%以上,南洋櫻最高可提升4%,額外添加光合菌可再提升0.5%,整體累計提升4.5%。

休息是為了走更遠—阿拉伯芥之耐熱記憶

阿拉伯芥的長期後天耐熱性(LAT)有如人類的「學習」,如何延長其「記憶」為本研究探討的主要目標。首先以改變熱處理間期之光週期來確立 hsp101、hsa32突變株在光照期變短下,LAT 處理後的存活率有提高之趨勢,而西方墨點法也發現 HSP101 之表現量與存活率有相同的趨勢,LAT 耐熱記憶的延續與否和 HSP101 的量息息相關。低溫降低代謝與光照期變短在存活率、西方墨點法的實驗結果相似,這顯示光照期變短可能也是透過代謝減緩,進而減少 HSP101的降解,使突變株的存活率提高。最後,花椰菜HV-427、HV-178的光週期實驗中,在進行LAT處理後,低光照下的受傷率有降低的趨勢,顯示降低光照能夠提升其耐熱性。我們期望此結果未來可應用在農業生物科技,透過更具經濟價值的方式來降低代謝進而延續LAT耐熱記憶,提升其對抗熱逆境的能力。

雲端集點兌換機

上課時許多老師會以不同的集點形式來提高我們的學習動力,例如集點章或集點貼紙等,但無論何種方式,都在考驗我們的記憶力,常有搞混不同老師的集點方式,或忘記登記,及遺失、保管的問題。 於是我們製作結合「arduino、影像辨識、手機app、google試算表、機構設計、綠能環保」的「雲端集點兌換機」。目的有: 1. 統一各個老師的集點模式,利用影像辨識技術判斷不同老師的集點卡。 2. 避免點數登記、保管、遺失問題,使用app統一進行雲端空間登錄,方便老師同學快速查閱、統計。 3. 整個裝置具有語音提示方便操作。 4. 製作兩大類獎品兌換機,可立即將點數兌換獎品。 5. 兌換機操作中,可對電池充電達到綠能環保。 6. 使用機構將集點卡立即回收,能重複使用。