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臺灣

沉沒的寶藏

本研究從浮沉子這項玩具出發,藉由了解控制浮沉子升降的因素,探討如何製作浮沉子以使其可更省力操作。我們發現藉由增加浮沉子負重,可更容易控制其浮沉。 此外,我們根據波以耳定律改良浮沉子,設計出簡單但有效的壓力計,可測量寶特瓶內壓力。 以設計的壓力計測量寶特瓶耐壓程度,測試過的寶特瓶中,最高在壓力達8個大氣壓力左右時仍未破裂。 施予寶特瓶相同外力時,不同品牌寶特瓶內產生之壓力亦不同。根據本研究的分析推論是:某些寶特瓶可能因其特殊設計而較能將受壓處外力分散到周圍的瓶壁,因此可讓受力面積增大而減小瓶內壓力,這種寶特瓶在遭受局部劇烈撞擊時,可能可承受較大外力。

鳩佔鵲巢問題之研究與推廣

科學研習月刊上有一道數學問題,將編號1至5的鵲與1隻鳩(編號0)任意排成一圈,鵲媽媽由k號鵲開始餵,下一次順時針數k隻鳥後,餵第二隻r號鵲,再順時針數r隻鳥後餵第三隻,依此類推且鳩吃不到食物,我們成功找出原題不讓鳩吃到食物的解。但隨著鵲與鳩的增加,直接討論餵食順序與位置關係越趨困難,所以用鵲(n隻)不重複餵食進行討論得出成功餵食順序,也推出鵲鳩圍成一圈的排列位置。因此,我們證明出n鵲m鳩成功餵食的有解條件,並用排列組合與對稱性算出成功餵食順序的方法數。最後,我們也改變餵食方法,採餵食後跳過不數的方式,發現成功餵食順序的方法數不會隨著鳩數增加而改變,皆為編號1至n的鵲的直線排列數n!。

運用機器學習和軟體模擬優化泵浦旋葉

本研究主要整合實驗測量、田口實驗與人工智慧機器學習等方法,發展優化泵浦旋葉技術。首先以3D列印開發多種相異外型族群與不同葉片數目共計82種設計,以實驗探討旋葉構造形狀與泵浦之流量、揚程及效率,進而找出效率較佳的旋葉並作為基底,過程中應用電腦輔助分析軟體進行旋葉內部流場與應力場分析驗證,搭配透明運轉泵浦觀察不同轉速下旋葉內部流體流動狀態,田口法研究結果發現由信躁比與均值分析結果顯示入口斜率為最重要的影響參數、其次分別為旋葉數與出口斜率,影響最小則是上蓋厚度,且優化設計旋葉T3C-10-2-4-4最佳。機器學習方面,經由多元線性回歸訓練模型預測出未知的旋葉效率(Y值),訓練完成後得到平均絕對誤差Mean Absolute Error (MAE)皆小於1.5。

二岸塵情-濁水溪下游南北二岸西螺與溪州之落塵及PM2.5相關性研究分析

濁水溪南北二岸共14點測PM2.5、蒐集落塵以顯微鏡測粒徑、氣象署AQI,分析109.11至112.04 間PM2.5發現: 一、實測PM2.5與蒐集落塵及氣象署AQI,南岸高於北岸,戶外高於室外,冬季北風南岸揚塵與AQI同。 二、北岸戶外小顆粒低於南岸,戶外大顆粒大於室外,南岸戶外大顆粒高於北岸。冬季大顆粒高於夏季。 三、陰天PM2.5高,雨天PM2.5低。 四、冬季北風:戶外高於室外,南岸戶外、室外均高,環境影響。夏季南風:PM2.5低,北岸略高。 五、戶外落塵量:冬天南岸略高,夏天111年6~11月南岸也高。環境影響。相關係數低,落塵量二岸無相關。 六、風速高PM2.5增;溼度高PM2.5降。 七、PM2.5低夕陽清澈明亮;數值高夕陽渲染朦朧。雨後PM2.5二岸低。 八、濁水溪北風吹彿揚塵測試模型可模擬冬季北風情形。

雙圓記-探究共邊三角形的外接圓 Journey of two circles -Inquiry of two triangles with common side.

這是一個歷時兩年半鑽研兩共邊三角形外接圓各種有趣關係的探究之旅,透過GeoGebra的輔助,經由(1)觀察圖形及數據形成猜想(2)幾何論證猜想為真的探究歷程。 我們首先探討兩共邊三角形外接圓的圓心位置、半徑、半徑和及連心線的關係,發現並證明出等腰三角形中圓心位置具特殊性、兩外接圓半徑和R1+R2與連心線─O1O2的長度都跟動點D的x坐標呈現函數關係且圖形為雙曲線的一支;據此討論出兩外接圓面積和與原三角形外接圓面積關係,同時發現∆AO1O2~∆ABC且AO1OO2四點共圓。在研究連心線時也發現,當動點D移動時,─O1O2的中點形成一條直線;每條連心線皆與以頂點A為焦點,(BC) ⃡為準線的拋物線相切。最後得出若任意∆ABC的頂點A到─BC的距離相等,連心線─O1O2所包絡出的拋物線皆全等。

航空雙雄的奮力「疫」戰探討航空公司是如何在嚴峻的疫情下生存及能增加或改善的防疫措施

全球受新冠疫情肆虐,各產業損失慘重,航空公司更是受到重創。為瞭解航空公司於疫情前後的營運狀況,研究臺灣兩大航空公司的年報、財務營收報表及民航局統計資料,比較疫情前後的營運狀況與對公司的影響以進行分析。 為了解旅客對搭機的防疫安全需求與防疫措施建議,編制問卷,以研究疫情下搭機的安全性及防疫措施的改善方針。 本研究架構主要分為四大面向:一、疫情前後營運分析 二、疫情下航空公司的應變策略 三、問卷調查 四、調查結果分析。 結果顯示:一、航空公司在疫情初期營運狀況顯然不理想,之後便有所改善 二、航空公司推出許多行銷策略如添購新機和降低營運成本等 三、機艙內感染病毒的可能性並沒有想像高,調查發現民眾主要的擔憂在於防疫安全的問題。

跳動的馬祖酒糟

本實驗之研究目的,是利用紅麴發酵製作馬祖老酒後產出的酒糟,探討對於酵母菌微生物在不同濃度和不同溫度的酒糟水溶液的反應與影響。本次實驗中使用3%、4%、5%三種濃度酒糟水溶液,發現 4% 濃度酒糟水溶液和酵母菌反應較快並產生大量氣泡,其次為 3 %,最後是 5 %,表示 4 %時酵母菌微生物較活躍。此外溫控平台以30℃(實際水溫約27℃左右)、40℃(實際水溫約36℃左右)、50℃(實際水溫約46℃左右)三種溫度酒糟水溶液進行實驗時,發現溫控平台 40 ℃(實際水溫約36℃左右)酒糟水溶液和酵母菌反應較快並產生大量氣泡。其次為 50 ℃(實際水溫約46℃左右),最後是 30 ℃(實際水溫約27℃左右),表示實際水溫 36 ℃左右時酵母菌微生物較活躍。

點心中垂三角形性質之研究

本研究由一題三角形內心與其旁心三角形頂點連線交外接圓所構成三角形面積問題出發,藉由相似形的觀察發現可透過連接頂點與內心作中垂線作圖而成,以此為靈感開始定義點心中垂三角形,創新探究其他形心所構造的點心中垂三角形性質以及與原三角形的面積比,過程中發現三角形五心之間心與心互換的關係,讓我們聯想到如果繼續疊作中垂線,三角形有外、內、垂心共點與共線性質,接著我們延伸至四邊形與多邊形,發現層層之間的圖形有彼此相似與對應邊 平行…等共點、共線性質存在。

活化石海百合Comanthus parvicirrus所含化學物質探討

本研究針對臺灣恆春半島海域所採集的棘皮動物海百合小卷海齒花Comanthus parvicirrus進行天然物化合物之成分研究,分離獲得三個角型萘並吡喃酮類型天然化合物,包括一個新化合物8-hydroxy-5,6,9,10-tetramethoxy-2-methyl-4H-benzo[h]chromen-4-one (1)以及兩個已知化合物comaparvin (2)與6-methoxycomaparvin-5-methyl ether (3)。上述化合物結構是由核磁共振儀、紅外線光譜儀、紫外光可見光譜儀、x-ray光譜儀和質譜儀等數據,以及比對相關化合物的文獻來分析確認。 化合物1-3進行體外抗發炎活性測試,並且探討化合物對脂多糖 (lipopolysaccharide, LPS) 誘發的小鼠巨噬細胞 (RAW264.7) 所產生的發炎性蛋白質一氧化氮合成酶 (iNOS) 以及第二型環氧化酶 (COX-2)。

別在這裡躲貓貓-校園安全、視線死角大解密!!

校園安全一直是各界關注焦點,然而,廣闊校園仍有許多潛在危險,特別是被建築物、設施或樹木遮蔽視線區域,是否因此增加安全疑慮?本研究透過1.問卷調查2.軟體分析3.實地觀察數據相互比對,發現以下幾點: 1.師生對校園內常用及不安全空間的認知具高度一致。 2.師生感到不安全的空間與軟體分析視線遮蔽區域吻合。 3.辦公室地理位置,對於人員動線的掌握具顯著效果。 4.實地觀察之記錄與問卷、軟體分析結果相似。 結果顯示空間規劃與校園安全之間的重要關聯,為提升校園安全提供參考依據,本研究藉此檢視校園內之警監系統及自動照明,發現設置尚為完備,但為更進一步達到告警效果,我們加裝告警設備,提醒小朋友不要進入學校危險區域。