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臺灣

"堅實"起點,"穩固"未來-不同深度基礎各種加固之比較

探討不同基礎、不同加固法及不同地質條件,對建築物耐震能力的影響。在無進行地質模擬的情況下,淺基礎無加固的耐震能力,優於無基礎和深基礎。深基礎因基樁與底板連接處易斷裂,而存在受損風險。對比各種加固法,彈力球體加固法的效果最佳,其次則是彈簧加固法。而因一代和二代彈珠的工法差異,二代在降低加速度值的效果較好。整體而言,免震效果最突出的加固方式為彈力球體和彈簧加固法。在模擬不同的地質條件下,彈力球體加固法在各種深度基礎中表現最佳。而深基礎彈力球體加固法在降低加速度值的能力上更是優於淺基礎;在土壤液化區的測試過程中,裝置彈力球體的建築物較不易有傾斜、沉陷及損壞的現象發生,所以基礎加固是必須被重視的。

跳舞的油滴

我們詳細地進行了液滴開花現象相關的研究,發現不同油品發生液滴開花現象的條件並不相同,其中的關鍵是表面張力的大小。分析動態過程發現在不同條件下(酒精濃度、油品種類),液滴的擴展與收縮過程很相似。進一步使用懸滴法自行測量各種油品以及不同濃度酒精的表面張力,對照相關文獻數據確認實驗所得數據的合理性。最後,我們也嘗試統計與分析液滴開花後碎液的大小與數量,以量化的方式解釋實驗的各種現象,確認馬倫哥尼效應(液滴開花)是因為酒精溶液與蔬菜油兩種不相溶的液體表面張力相近,同時上方的酒精溶液揮發性極強而導致酒精濃度下降、表面張力增加而造成液滴碎裂開花的效果。

「形」「音」不離對稱剪紙

生活中的聲音隨處可「聽」,聲音來自於振動,因此我們拆解音響喇叭設計實驗,首先自製不同喇叭震源設備之圖形模擬器,再搭配不同材質、厚度和複合材質的板子與不同頻率的輸入,觀察其圖形變化。 實驗發現: 一、以共振喇叭設備在固定時所形成的節線較為完整且清晰,產生圖形的頻率範圍較廣。 二、不同材質的板子密度(重量)不同,導致在高頻時,出現相似圖形的頻率差異較大。 三、單一紅銅板或複合材質的板子密度(重量)相近,出現相似圖形的頻率無明顯差異。 四、特定頻率下的幾何圖形,當頻率越高,出現的圖形越複雜,皆有對稱性,讓我們聯想到 『中國的剪紙藝術』,我們試著把「看見」的聲音形狀用色紙剪出其對稱圖形。

以仿生袋鼠進行跳躍研究並應用於外骨骼

此研究選擇以袋鼠為仿生對象,希望應用袋鼠高速移動的特點,製作仿生動物,並觀測其跳耀動作,提升動作的流暢度。 首先對澳洲袋鼠在跳躍時的動作,進行動態分析,取得跳躍時其最佳腿部彎曲動作。經歷二次的外觀與整體結構更改,以及數十次的細微尺寸與外觀修飾的調整,完成了此次使用的仿生袋鼠。 此仿生袋鼠使用18公分長的小腿為基準,設計跳躍動作影響便因。首先更改個部位的馬達扭力進行跳躍距離和高度的紀錄,測驗出距離最遠,高度最高的數據,並依同樣的變因條件,進行腿部長度的變更,同樣求得最佳數據再進行下一實驗,以此求得在各變因下最佳的條件。 本研究包含生物觀察、機械繪圖、動作分析,而希望此實驗數據在未來能應用於跳躍型的外骨骼。

嚴以「綠」己、未來「無線」! 無線充電技術運用於未來綠能停車場之應用

我們研究的是如何實現未來電動車需求的綠能充電停車場的可行性探究,旨在改變電動車充電方式並結合綠色能源。經實驗量測結果得知,無線充電裝置在感應電勢較強的情況下可直接透過調整線圈的感應距離獲取所需的電壓,因此未來可應用在不同電動車的充電,為不同電壓需求的電動車提供所需電能。另外,在穩定供應電力需求方面,我們藉由並聯多片太陽能電池板增加發電量,並搭配良好的儲能蓄電裝置可提昇太陽綠能的供電效益,可以更穩定的提供給多台電動車同時進行充電。實驗也發現,透過偵測模組感應線圈上的電流變化可同時感知停車格使用數量。因此,我們的研究作為將來結合綠色能源與電動車無線充電技術設計的未來綠能停車場有顯著地證明得以實現。

鑑色~藍染動力進行式

傳統藍染,染個深藍色的布,需要反覆侵染二、三十次才行,而每一次洗滌,都是藍水會對環境污染!我們自製鑑色儀器的設計,以白光照射吸光儀,讓光敏電阻感光後,測量一般電阻電壓大小,以不同濃度製作檢量線比較染液濃度;染布鑑色儀則是以GY-33顏色感測器校正後,快速測出色布上同樣區塊面積的RGB值,再利用線上顏色代碼轉換工具,轉換成HSB 值來分析染布顏色。而染布動力的部份我們想把一直都是用塑膠積木製作的二~六槳水車更新成金屬,然後再次比較出不同水位負載物的氧化及還原轉速,希望能找出最佳水車運轉速率及水位高度比,為了因應長度較大的藍巾,水車轉動還加入程式控制順逆轉軸的動力輪替。最後,我們比較增加風速或溫度可否加速藍染氧化之定色,讓精準快速的藍染文化成為可能。

魚「水」相歡—無人水下探測器

本作品為遠低於市價ROV的材料,設計出能在水下移動的載具,加入連線在式子母船的概念,完成能遠端控制與觀察影像的水下遙控載體。首先設計可以水下自由行動與水下攝影的子船,設計電力系統與無線訊號傳輸的母船。藉由Labview設計出由電腦介面進行遠端控制的程式,再經由USB多功能 I/O 介面卡傳輸到無線訊號2.4G接收板,來進行遠端遙控。 除了由電腦控制外以十字手搖開關進行手動遙控試驗並將線路連接完整,藉由切換的開關來改變操作的方式,即最終改良成可手動控制或電腦控制。經海邊測試能達成無線遙控子船,水中沉浮前進動作,並搭配子船到水下攝影鏡頭接收到水下影像,達成簡易型水下生態觀測之遙控無人載具。

無所遁形–利用色相分析找出內部有黑點的茭白筍

茭白筍又稱美人腿,農友選種、育苗和田間管理,種出白皙、嫩長、有甜味的產品,但有時會長出內部有黑點、口感不佳的花心筍;內部有黑點的,不容易從外表判斷出來,需要切開筍體做檢查,這種破壞性檢查造成損耗,會降低農作收穫量。本實驗以手機色相分析應用軟體(Color Analyzer),檢測剝殼茭白筍外皮,發現當綠殼茭白筍R值<160、G值<165、B值<110,或是紅殼茭白筍R<180、G<180、B<140時,內部有黑點,且有7成正確率;當帶殼茭白筍的R值≧210、G值≧200、B值≧130時,是最佳採收時機。此實驗證明了:使用色相分析軟體為可行的檢驗方式,是簡便、環保、不具破壞性又低成本的,可以幫助農友及時採收並檢查內部是否有黑點,以提高農產品的經濟價值。

飛揚的繩圈

我們利用繩圈發射器研究繩圈在不同速度下的運動及形狀。假設繩圈只受重力、空氣阻力、張力作用,且發射器和繩圈接觸點張力為零,我們發展出計算繩圈受空氣阻力、張力的方法,且張力的理論值和實際值極為接近。我們認為,繩圈的速度越快,空氣阻力使繩圈整體向上抬升,使繩圈變得狹長,但繩圈末端的曲率與張力出現極大變化,相較於空氣阻力,張力對末端的形狀有更重要的影響。而在高速下末端會出現特別的凹陷現象,我們認為是末端的繩圈,受到的張力及空氣阻力,使末端各部份具有向後之加速度,使各段減速導致繩圈形狀發生凹陷。在這個過程中,張力的重要性遠大於空氣阻力,因此我們可以說,繩圈的末端是被自己拉過去的!

龜神效應?—大臺北地區秋冬季節地形降雨探究

以學生所居住的新北市三重區為研究地點,探討秋冬季節大屯山區對東北季風造成地形遮蔽,形成背風面降雨偏少的 雨影現象(龜神效應)。首先蒐集並分析2023年10~12月大屯山區的迎風面與背風面影像及氣象資料,再進一步探究長時間五年氣象參數特性,最後以模型實驗模擬東北季風受地形屏障形成的降雨差異現象。結果發現:迎風面與背風面四個研究地區中,五年數據分析顯示降雨量最少是背風面三重區,表示地形遮蔽的雨影現象在三重地區確實存在。東北季風帶來的氣溫越低、溼度越高、風速越強、風向偏東北方向時,迎風面的降雨越多,且迎風面與背風面降雨有明顯差異。水氣通過山區模型實驗,可以呈現東北季風通過大屯山區地形遮蔽作用所造成的降雨差異。