全國中小學科展

臺灣

欲就還推-探討影響磁鐵水平磁束縛條件以及利用磁顯卡預測其形成之研究

本研究企圖嘗試探究透過磁鐵特殊的排列,使一個磁鐵處於既相吸又相斥的水平磁束縛態,並探討其形成原理、條件與預測工具。結果發現,一、利用兩個大磁鐵與兩個子磁鐵以特殊排列方式可能達到磁力平衡,且此時磁鐵會在某個區間所受的磁力為零,此磁鐵可以保持移動卻又等距的「磁束縛」有趣現象。 二、磁束縛現象特徵:1.大、小磁鐵數量(磁力)不能差距太大。2.增加母磁鐵數量較易造成磁力不易平衡。3.增加子磁鐵數量下,會增加磁鐵子母磁鐵的夾角。4.增加或減少大小磁鐵的磁力,磁束縛距離改變不大。三、 磁顯卡是可以用來預測磁束縛狀態是否形成的有效工具。

澆土作戰~智慧化澆水系統對學校菜園的影響

本研究從112年12月開始,利用土壤科學及科技的方式來嘗試解決學校種菜的難題,像:作物長得不好及澆水困擾。本研究結果如下:菜園各區的土壤質地均為砂質壤土;土壤酸鹼度均略高於參考值為鹼性;土壤有機質大部分都小於3%;土壤鈣、鎂含量大部分都大於參考值。利用自製的設備得到菜園各區的土壤體積含水量與溼度感測器感測值的關係公式及對照表,可當成智慧化澆水系統設定使用,自動感測改良作法比手動感測作法更方便,所測得的關係式R2值更高達0.9672;自製的智慧澆水系統可以跟農改場推廣的樂農系統有一樣的澆水功能,其澆水參數需配 合作物及土壤質地來微調整;在土壤有機質較高的區域種植福山萵苣,搭配足夠的施肥及澆水,可使福山萵苣長得較好。

咻咻咻!發發發!神明點鈔機-環保大變身

因觀察寺廟金爐自動吸入紙錢,故本研究以鐵罐及壓克力分別製作並改良了數代小型金爐,使用手機慢速攝影紙錢被吸入自製金爐中的情形,再用Adobe軟體分析影片中紙錢飛入的軌跡變化並記錄時間;發現最快被吸入的紙錢,是以紙錢某邊為支點,形成力矩,再翻轉被吸入金爐內部;此外,紙錢在對折、向外凸出爐門邊太多或與爐門底部間有空隙等情況下,均無法順利被吸入;而金爐本身和爐門的設計,也會影響煙囪效應的強弱。最後以Micro:bit製作了神明「發」鈔機,在金爐煙囪效應微弱時,此機器可快速發射紙錢,協助神明點鈔機中紙錢更快飛入金爐;期待本研究可提供香客更環保、更有效率燒完紙錢的方式。

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!

樂高EV3積木遠程遙控多功能陪伴寵物機

本研究主要是以樂高EV3為核心,設計「車炮合一」可遙控的移動載具發射器,並適合應用於寵物互動。我的設計最大特點是透過自製的發射機構,在零食發射系統中可發射10發以上的狗零食,玩具球發射系統最多可發射五球,這些發射的落點集中,力道不強,所以不會對寵物造成傷害,而彈跳的軌跡與次數,均能增加寵物狗的吸引力與趣味。另外機體功能的改良:履帶能適用於多種不同的室內鋪地,與寵物互動不受限制;AI功能中的超聲波智能避障距離20公分內不會碰觸到障礙物也不會對寵物有影響,範圍限制可保障機體,不會有損壞的危險。最後經過與寵物狗實測,發現小狗對本機器播出的語音會有反應,發射出的零食會啃咬,投擲出的小球也會追著玩耍。

水中清道夫─「龍蝨」號,啟航!

為三隻小龜創造一個乾淨永續的生存空間,激發我們隨時產生的小小創意,透過探究實作完成我們的「龍蝨號」水中清道夫它沒有高科技的AI人工智慧和酷炫的外表造型,只有單純外表和簡單機械智慧:一、利用虛實連接的可變四種齒輪比的變速裝置;二、超距力實踐的磁力傳動裝置;三、尖端接觸減少摩擦力的磁浮構造;四、雙微動開關構成的避障裝置;五、磁簧開關達成隔空啟動的實現;六、可充電鋰鐵電池續航無限;七、善用材料與物件特性,創發出簡易、快速的替換操作;八、船體不偏航的關鍵─在船體後方並列的「泵」導風罩和螺旋槳的組合─轉動方向要相同。「龍蝨號」啟航一池清爽,三隻小龜永保安康。

AI人工智慧水上搜救裝置研究

AI智慧在新時代嶄露頭角,我們融合了紅外線熱感測儀、GPS座標定位系統和AI人臉識別技術,成功研發了一款創新的AI人工智能水上搜救裝置。我們的目標是透過這項技術,提高溺水者得到及時救援的機會,保障海上活動的安全。本研究將進行一系列測試,以驗證該裝置之性能。同時測試其防水性能,以確保其電子設備不會受損。接著,我們會進行座標回傳的測試,確保裝置能夠準確地定位需施救者的位置,將有助於救援隊伍快速響應。最後,我們將測試結合紅外線熱感測儀的人員識別系統,在海上環境中正常運作並準確識別需救援者的能力。本創新的技術將為海上救援帶來新血,使救援行動更加高效和可靠。我們期待這項裝置的成功應用,以保護更多海上活動者的安全。

影像偵測火源與滅火裝置

本作品希望能協助消防員在進入未知火場前,可以協助了解情況及判斷,使用物聯網、影像辨識、自走車技術,建置一個移動式火源偵測及遠端滅火裝置,具有手動及自動控制功能。 在火災現場時,可以手機方式操作,馬達帶動機器人平台前、後、左、右移動,透過鏡頭傳回影像畫面,人員如看到有火,可按下啟動噴灑乾粉按鈕,遙控滅火。當機器切換為自動控制方式,前置鏡頭傳回的影像,當有火源時,則會自動辨識火,並啟動噴灑滅火。有自動按壓滅火器壓把的功能,是因為在滅火器握把上,設計一個按壓驅動裝置,噴灑乾粉, 此為偵測火源滅火裝置 。 本作品說明書內使用之照片,大部分為第1指導教師拍攝,部分為引用自產品網站照片。

「仙」境「桃」花源-蛋黃果的開發及應用

本研究選用蛋黃果(Pouteria campechiana)為原料開發成加工製品以增進蛋黃果之利用價值。添加不同比例蛋黃果於生鮮麵條,並分析相關影響。添加30%蛋黃果麵條色澤變化差異最大且抗氧化能力DPPH)及還原能力FRAP)皆最佳,但其彈性最差。蛋黃果麵條與原味麵條,在整體喜好上,無顯著性差異。結論30%蛋黃果麵條抗氧化分析結果最佳,但彈性最低影響口感,宜選用20%蛋黃果麵條在保有抗氧化活性下對口感之影響較少;選用熱風乾燥與真空乾燥在不同溫度下製作蛋黃果乾。80℃真空乾燥速率最快80℃熱風乾燥硬度與脆度最高。以80℃熱風乾燥及80℃真空乾燥之果乾較受消費者喜愛。結論未來可利用複合式乾燥方法,提升乾燥效率及產品品質。

高效奈米印跡粒子萃取大葉欖仁液中單寧之特性研究

本研究以FeCl2及FeCl3莫耳數比1:2一鍋化合成MNP粒子並以TEOS包覆矽殼,APTES於表面修飾胺基,單寧為模板分子,丙酮為溶劑脫附單寧後可得對單寧具專一性的 MIP粒子,產率75.73%,由BET氮氣吸脫附曲線知MIP具較窄孔為尺寸均勻的球體。以波長279nm最大吸收度製作單寧檢量線y=13.15x+0.022定量未知液單寧濃度,欖仁葉釋放單寧濃度的條件探討選定吸收度最近1的最佳稀釋比1/5,煮液越久、越高溫釋放單寧濃度越高,且煮液時間與釋放濃度為線性關係,吸附測試過濾效果以Filter最佳,加奈米粒子量越多吸附率增加,達吸附飽和所需量不同,萃取率隨MIP加入量而增加,0.08g為最佳量,萃取率82.634%,HPLC分析欖仁液主成分為單寧,MIP萃取率高達98.97%,並開發新製程MIP粒子合成法高效提升單寧分子吸附率。