全國中小學科展

臺灣

「咖」讚!「啡」典型環保水泥磚-水泥砂漿取代配比強度之探討

水泥是生活中不可或缺的原料,卻是碳排大戶,約佔全球7 %。另一大環境負擔是全球每年產出超過1600萬噸的咖啡渣。本次研究將利用碳化咖啡渣取代水泥砂漿中的砂石,並降低水泥使用量,找出黃金配比,製作出環保且具有相當強度的水泥磚,目的是能降低製造水泥磚時所產生的碳排。 從強度討論,設計【不同尺寸水泥磚的強度】、從原料中探討【碳化咖啡渣取代砂石比例】、【降低水泥使用量】,從實際運用上測試【水泥磚透水】、【水泥磚隔熱】、【摩擦力測試】。 實驗歸納,利用碳化咖啡渣取代20 %的砂石能維持一定強度,且降低水泥19.8 %的使用量仍有A級水泥地磚標準,黃金配比水泥磚,不但製作出高強度且輕量化的水泥磚更可以降低25 %的碳排放。

RFID雲端自動積點AI辨識回收垃圾自動開蓋垃圾桶

本研究主題是RFID雲端自動積點AI辨識回收垃圾自動開蓋垃圾桶,為了改善校園環境垃圾分類不確實,減少海洋垃圾的汙染,又可減少人與垃圾接觸的機會,降低細菌、病毒的傳播風險。本研究結合人工智慧影像辨識和機電整合自動控制與IoT技術,透過程式設計實現整體功能。 利用課程所學,將回收垃圾以不同數量、背板等來進行AI模型訓練,探究最佳辨識模型,並將訓練好的模型上傳到Pixetto AI鏡頭上,透過AI鏡頭進行回收垃圾影像分類辨識,運用程式驅動馬達開啟正確分類回收垃圾桶蓋,將辨識數據藉由IoT上傳雲端,達到垃圾分類更準確且減少人與垃圾桶接觸的機會,希望藉由獎勵制度有效地提升分類回收垃圾量、降低海洋廢棄物數量。

探討矮仙丹對紫外線的防護機制

比較校園常見紅花、粉花、黃花矮仙丹抗UV能力之差異。萃取花瓣的花青素,研究在不同濃度及pH值的環境下抗UV的能力,結果發現紅花的花青素含量大於粉花,在偏鹼環境中,會因結構改變而有較高抗UV能力。另外在照射UV後,紅花之花青素與類胡蘿蔔素均增加,使抗氧化力上升,傷害性指標丙二醛濃度先降後升。粉花利用抗氧化酶,超氧化物歧化酶上升、過氧化物酶短期顯著上升,用以清除活性氧,但長期濃度顯著下降,顯示細胞受到傷害。黃花不論在短期及長期照射下,均以類胡蘿蔔素做為主要的抗氧化方式。此外,隨著UV照射時間膜脂過氧化的現象越明顯,丙二醛濃度上升,觀察發現紅花、粉花下表皮的油粒體有數量增生的現象,黃花則數量下降。

懸臂樑的聲學震盪與力學震盪—鐵尺的探究與實作

去年我們在全國物理探究實作競賽被淘汰,主題是鐵尺的磁機械振盪器,賽後我們決定試著把它研究清楚。最初我們以為鐵尺的振盪行為類似繩上的駐波,但後來發現,鐵尺其實表現出懸臂樑的運動特徵。懸臂樑在建築學、結構和材料力學中很重要,在尖端科學的 AFM、STM、MEMS中也有應用。我們一開始使用 Tracker、Phyphox App、以及超音波感測器進行實驗,最終我們使用手機APP偵測鐵尺的聲學振盪,以及線圈產生感應電流,透過示波器偵測鐵尺運動的力學振盪,這兩種是我們創新的量測方式。鐵尺振動須用懸臂樑的力學解釋,理論包含 sin與sinh 函數。我們在聲學、力學振盪的實驗結果是互相驗證的,並與懸臂樑理論預期的頻譜一致,驗證了鐵尺的振盪為懸臂樑的運動形式。

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。

候鳥的選擇-埤塘生態對鳥類多樣性與動態分布的影響

本研究觀察桃園蘆竹區6個不同生態埤塘鳥類分布,研究時間2023年9月29日至2024年5月30日,用 相機拍照紀錄鳥類數量共觀察31次,研究結果:6個埤塘觀察到鳥次,28科70種鳥類31571鳥次;2-18生態埤塘比2-1-1休閒埤塘,多13科、29種、8655鳥次,辛普森生物多樣性高0.26、2-18埤塘鷺科、雁鴨科為主,2-1-1埤塘燕科為主。2-18埤塘多樣性棲地,提供鷺科、雁鴨科、秧雞科、鷸科、鴴科鳥類最佳棲地,共發現44種鳥種,辛普森生物多樣性0.93,門辛尼克豐富度1.29最佳。5個農業生態埤塘2-18埤塘鳥類數量最多。2-19、2-20埤塘候鳥數量最多,鄰近生態埤鳥類族群有遷移現象,埤塘水位高低與鄰近農田耕作會影響鳥類遷徙活動,潛鴨相當具有特色,可提供環境教育與觀光場所。

從吹不動螞蟻到吹出層流特質

為觀察氣流流經物體表面不易流動的現象,我們設計製造風洞實驗裝置。將筆芯墊在金屬片上,測量筆芯被吹動時的驅動速率,繼而變更筆芯的高度與水平位置,測量筆芯被吹動之驅動速率。由數據作圖可看出在風洞管下半部,筆芯驅動速率會隨著高度以乘冪減少,也就是從底層往上的流速是乘冪函數增加,與文獻之圖形類似。同時從數據作圖分析中也可看出筆芯越細,隨高度增加時,驅動速率較快變小。而筆芯超過風洞管一半鉛直高度後,數據曲線不如預期,故又繼續研究金屬塊破壞層流之效應。在底層放平行條狀物(簡稱肋條),用筆芯來看出氣流的擾動,測出驅動速率有些區域大有些區域小,表示障礙物引起二次流的紊流並不是流速變快,是屬於擾動式的。

探討咖啡葉萃取液對α-澱粉酶活性之影響

本研究探討咖啡葉的萃取液對α-澱粉酶活性之影響,分別檢測α-澱粉酶於兩種溫度、4種不同來源、28種自製咖啡葉萃取液,及一系列濃度之純綠原酸、純咖啡因、純芒果苷、純槲皮素和純EGCG環境中所產生之葡萄糖含量,用以評估α-澱粉酶之活性。實驗結果顯示,4種不同來源之咖啡葉萃取液,均對α-澱粉酶活性有抑制效果,其中以C牌抑制效果較佳。另外,咖啡葉會因不同生長位置、成熟度影響其對α--澱粉酶的抑制效果,其中以經揉捻、布球揉、解塊之咖啡嫩葉所製之萃取液對α-澱粉酶抑制效果最為顯著。再者,純綠原酸、純芒果苷、純槲皮素和純EGCG皆會抑制α-澱粉酶活性,且其濃度與抑制效果呈正相關,且彼此間均有協同作用。

可食用塗層對帥哥番茄保鮮之研究

本研究以玄米油和蜂蠟不同比例混合成可食用塗層,再以自製實驗工具塗抹平均每顆0.2g塗層於番茄表皮,置於室溫21~25℃環境中,15天後探討塗層對帥哥番茄的保鮮效果,以減重率、pH值、糖度、呼吸速率、濕度變化、色彩空間Value值、維他命C值、感官評估八個向度為研究項目,可以發現: 一、在減重率、pH值和糖度,實驗組表現優於對照組。 二、油蠟比5:1在呼吸速率、色彩空間Value值、維生素C值方面,表現較佳。 三、在濕度變化上,對照組表現最好。 四、在感官評估上,消費者對油蠟比2:1 和4:1的番茄接受度較高。 因此使用自製實驗工具塗抹油蠟有助於延長帥哥番茄放置於室溫保鮮之時效,且透過感官品質評估調查,調整過的油蠟塗層,消費者的接受度有提升。

不讓Uber吃掉你的荷包~智慧化購物平台建置

本研究旨在建置一個比Uber具更高透明度、使用者成本更低廉,並兼顧商家、外送員、消費者及平台四方獲利的購物平台。現有研究多聚焦於四方互動,但對於平台資訊透明度不足,導致安全疑慮及交易成本增加的問題研究較少。本研究通過文獻探討及訪談,找出 Uber的缺點,並利用Anaconda3、ThingSpeak、TOMTOM API、Thunkable及Python建置購物平台。平台將實時偵測龜速車提醒,為消費者提供最快送達或運費最低的訂單,並為外送員自動篩選最快送完或最高運費的訂單,以提高各方滿意度與收益。研究顯示,此平台能讓外送員薪水、商品訂單價格更透明;各方能利用平台數據調整運用;以較低抽成 讓四方獲利;以虛擬代幣提升交易安全;並增加篩選友善外送員、消費者與商家的機制。