全國中小學科展

臺灣

甲你纜牢牢-海底電纜之穩定性及意外防治

海底深處的電纜是沒有任何保護措施的,很容易被漁船等人為因素破壞。 在本研究中,我們 設計了三條漁船可能經過的路徑,分析魚鉤破壞裸露電線的機率。而後為電線 在埋設與敷設的交界處 加裝壓克力圓管、塑膠方格隔板、白棉、管狀海綿、壓克力圓管內填矽利康等方法 做 保護,比較 不同的材料對電線 的防護程度。 透過實驗,我們發現當魚鉤與電纜線成垂直時 被勾住的機率最高 在保護措施上, 使用塑膠方格隔板 可完全避免纜線受到破壞,保護的效果最佳。

DIY自動攪拌杯-探討影響自動攪拌杯穩定運轉的變因

家中的攪拌杯壞了,我想自己動手製作,查詢資料、動手製作後,攪拌杯卻無法運轉。隔天,我和同學、老師討論後,決定透過探討影響攪拌杯穩定運轉的變因,從中找到改良攪拌杯的方法。 之後我們找出影響攪拌杯穩定運轉的變因有:攪拌子磁鐵安裝位置與方向、攪拌子長度……等。經過實驗探究後發現:磁鐵豎直排放裝在中央、長度為1cm的攪拌子旋轉攪伴的效果最好,而馬達轉盤與攪拌子的間距要控制在適當範圍,攪拌杯才能順利運轉。 我們發現利用回收的玩具馬達、塑膠盒等物品製作自動攪拌杯,既環保又能化腐朽為神奇。未來希望能更進一步研究環保的發電方式來驅動攪拌杯,也希望能再改良自動攪伴杯,使其能在攪拌黏性液體時,也能有效攪拌。

點穴止毒:精準控制細胞胞吞作用來抵抗病毒入侵

人類為對抗新冠肺炎,研發出疫苗以減少重症,卻難以阻隔病毒進入人體,且導致許多副作用。新冠病毒會結合細胞表面的ACE2受體再藉由胞吞作用進入細胞,注入相關分子或讓ACE2失活可減少病毒進入人體,但卻會嚴重影響ACE2原本的功能,因此我們想要發展精準抑制病毒入侵細胞的方法。利用囊泡黏合系統,我們成功地停止負責廣泛胞吞作用的Rab5囊泡運輸,但其無法抑制病毒進入細胞。接著我們將負責帶入病毒的ACE2囊泡停止在細胞膜周圍的微絲上,可以有效地抑制病毒進入細胞,且不會影響其他的胞吞作用,讓ACE2還可在細胞表面正常工作。我們成功地發展出新的策略去精準抑制病毒進入細胞,且能減少對其他功能的不良影響,此技術可望提供新的策略來對抗不同的病毒危害。

心之所「向」—多個旋轉中心旋轉任意點的形心性質

從《虛數:從零開始徹底搞懂虛數 少年伽利略1》中的問題作為出發點,主要探討如何透過簡單的方式證明當給定樹的位置後,絞刑臺的位置不影響樁所形成的寶藏位置。在過程中,發現並證明了旋轉角度改變時,樁所形成的寶藏位置之移動軌跡為圓形。其中不論樹的數量和位置如何改變,皆能利用三角形全等和向量的概念證明樁的所形成的寶藏位置不受絞刑臺位置影響。後來我改變旋轉的程序,在n 棵樹的位置任意與旋轉角度任意的條件下,推得寶藏的位置形成兩個正n 邊形,可用於對寶藏位置進行加密與解密。

怕賠的我,把防禦力點滿就對了

股市投資涉及多元的因素和快速變動的市場趨勢,為了降低投資風險,我們希望找出個股適用的技術指標投資策略,因此本研究採用跨學科領域的科學研究方法,將財經和資訊科技兩大領域結合,使指標和程式交易相互配合,提高投資效率並降低成本。本研究使用個股適用的參數和組合進行回測,若回測有效,則系統將自動開啟網站進行交易。實作最初面臨策略難以靈活應變市場快速變化的挑戰,因此將原設計系統多次改良,以資料訓練的方式進行大數據分析,接著經由多階段篩選提高策略穩定性及降低投資風險。整體而言,本研究強調跨領域學習的應用,希望透過不同領域的知識,找出適合以技術指標判斷投資策略的個股,有效因應瞬息萬變的金融市場。

圓外切多邊形邊延長線的前「式」今生!

1.根據文獻[1]、[2],關於圓外切四邊形一組對角兩頂點和內切圓圓心形成的三角形之心頂點外接圓與該四邊形邊延長線相交產生的線段與邊長關係式,推廣到圓外切n 邊形時,得到漂亮的關係一般式;圓外切n 邊形的n 個心頂點外接圓中,相鄰兩圓間的邊延長線關係式,藉由定義兩圓交點與邊延長線相交的位置關係得到完整的表示。2.由第一代圓外切n 邊形聯想作出第二代圓外切24n − 邊形時,其心頂點外接圓與其各邊延長線交點有共點現象。 3.單一個或任相鄰兩個心頂點外接圓分別與原內切圓的面積(或周長)及特定線段之比值乘積是一個定值(或另一個定值)。 4.推廣到圓外切n 邊形的n 個旁心也得到旁心頂點外接圓相關的邊延長線關係式。

深深深幾許?橫看成嶺側成峰,遠近高低各不同

本實驗以程式控制雷射光束之觀測角、不同觀察姿勢探討視深的變化,並與教科書的理論做比較,在改變觀察角度下,均證實物體正上方偏向20°的範圍內,教科書中的「簡化公式」誤差尚小,但發現觀察角度大於20°後,觀測角越大則視深呈現多樣的變化,視深近似公式不再適用,建議應做修改或說明。 光經水折射後產生虛像在司乃耳理論下以數學偏微分計算,顯示此虛像(視深)並非固定且與本實驗結果相同,甚至觀測角接近90°,視深呈急速趨於零或緩慢趨於零則與觀測姿勢有關,視深比原來簡化公式複雜,虛像的位置隨著觀測角增加而快速向觀察者移動。並逆向實驗,以水面下觀察地上物,證實理論亦成立,令人不可思議的現象盡在本研究中陸續被挖掘出。

兩種酵母菌對毛氈苔消化行為之影響

從實驗中得知毛氈苔可以消化分解酵母菌。同時酵母菌依據能忍受不同糖濃度的環境,又可細分為高糖酵母與低糖酵母。而高糖酵母與低糖酵母於細胞壁有結構上的差異〔1〕,因此毛氈苔在消化高糖與低糖酵母菌時出現不同的捕蟲行為。

OMG!造霧者

我們研究「磁致伸縮」這有趣的題目!有趣在無法想像水一滴到棒子,馬上就氣化霧化,這怎麼可能?於是,我們透過科展研究,瞭解為什麼發生這現象! 研究結果發現:鐵氧芯的震動頻率非常關鍵,頻率對了!才會出現最佳氣化。鐵氧芯的頻率與長度相關,頻率讓鐵氧芯的NS極快速改變,使長度出現微小變化,巨觀的表現就是讓水氣化;鐵氧芯太長太短太粗或太細,都不能產生有效震動來出現氣化,只有棒徑1cm的鐵氧芯,才是最適合氣化的條件。鐵氧芯這種有點硬的材料,居然會在實驗時直接被震斷,我們發現震斷的地方,通常出現在共振最激烈的地方。 最終我們引進點滴設計,讓水滴自動滴下、持續氣化,提升研究的實用價值!

關於我與ChatGPT成為一家人的那件事

本研究透過ChatGPT提示工程的研究將生成式AI的應用融入日常生活中。在實作上透過Google Cloud Functions 建置並連結多個雲端服務,實現一個AIoT執行環境。研究架構的底層為智慧居家模型,其中涵蓋霍爾感測器與低功率雷射的入侵偵測、IR測距感測器的門禁偵測、溫溼度的偵測與加熱片的溫溼度調整,並利用調光玻璃達成光線遮斷與隱私權保護等智慧居家生活需求。在系統整合上,透過Line 聊天機器人進行指令的發送與訊息接收。為了更人性化的解析所有的指令信息,我們透過Google Cloud Functions介接到OpenAI下達提示(Prompt)指令,產生真正的動作指令後傳送給MQTT Server,最終由MQTT發送動作指令的信息給底層的智慧居家模型;此外,所有底層感測器的環境偵測訊息皆可以透過ESP32 MCU進行蒐集應用。