全國中小學科展

臺灣

一點一滴――以水滴撞擊液面的動態過程探討水滴斷裂之機制

本研究將水滴撞擊液面的動態過程分為三個階段:水滴撞擊液面形成水窪、水窪形成水柱以及水柱分裂為水滴,在此三個階段,我們皆找出了良好的量化關係。根據我們推導的公式可看出,水滴撞擊液面速度愈快則水窪則愈大,且水窪形狀皆相同。水窪愈大則會形成初速度較慢且較粗的水柱。在水柱分裂為水滴的機制探討中,我們發現分裂的水滴可分為三種,分別為噴射水滴、滯留水滴、凹陷水滴,其中噴射水滴僅在撞擊速度慢時出現,而滯留水滴與凹陷水滴涵蓋近所有撞擊速度。最終,我們找到了噴射水滴斷裂高的預測公式,故可利用撞擊水滴的物理性質,精準預測噴射水滴的出現與否,且與實驗數據極為相近。

截柱錐體

此研究探討在正角柱及正角錐上一刀斬後分割成二部份而形成截面時,觀察其所形成的截面變化,並利用Geogebra、Desmos等電腦軟體模擬繪製,藉此來計算正角柱及正角錐分割成的截面周長與面積,進而推導出其公式及觀察截面大小之變化,以及其與側稜線長的關係。

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。

決勝「膠」點-三秒膠安全措施及特殊應用之研究

本研究對三秒膠的最佳使用環境、防護措施及特殊用途進行了一系列的研究,發現三秒膠使用環境是在低溫且正常濕度下使用為最佳,若想要使黏著性更堅固,可在黏著時添加石灰粉以及香灰。而使用三秒膠時,事先塗抹凡士林或配戴PE材質手套都可有效保護手部避免沾黏,如果真的不小心沾到,則可浸泡於酸性水溶液或去光水幫助分離,且要避免使用棉質手套,因為其含有植物纖維,與三秒膠易發生化學作用產生高溫,造成燙傷。特殊用途有:滴在保麗龍上可防止液體流出、藉由三秒膠接觸植物纖維所產生的煙霧可檢測是否有殘餘的胺基酸、將三秒膠滴到植物纖維上,高溫可達將近200°C可以用來加熱食物、三秒膠加上香灰或保麗龍能修補破裂的瓷磚與非平面性的裂縫。

學校導覽及訊息傳送員

利用OSEP平台寫Scratch程式,完成學校導覽員的功能,以及幸福教室的心理話信箱,還有建立學生之間可以互傳訊息的語音系統。

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。

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。

永保安康app系統

行車易因視線死角或疲勞駕駛造成交通事故,建築物也常因火災、有害氣體造成民眾或救難人員傷亡,故製作本系統: (一) 行車模式: 1.車外盲區設置鏡頭app顯示畫面,若偵測到行人則於app發出語音警示。 2.對駕駛臉部進行偵測,若判斷為疲勞則啟動提神裝置。也可偵測身體姿勢,自動啟動ChatGPT語音聊天或搥背。 3.交通事故發生時,由Line傳送車內影像給親友,若昏迷則由app傳送定位簡訊請求救援。 (二) 保安模式 1.偵測 室內空間人數,在火災發生或有害氣體過多時,由Line傳送地點及影像給屋主。同時遠端在app顯示位置、人數並可獲取影像並對照app平面圖規劃逃生或救援路線選擇。 2.貴重物體被竊取時,由Line傳送影像給屋主,再由app遠端繼續拍照或啟動警報器驅離。

外掃好幫手EasyDump垃圾籃~ 發展高效率的外掃垃圾分類裝置

「EasyDump垃圾籃」是協助國小學童打掃校園的好幫手。觀察學校外掃區的打掃情況,什麼時候會出現垃圾袋破掉的情況呢?答案是將垃圾袋拖出垃圾籃和將垃圾袋送上垃圾車的時候。因此,利用市售的三種升降平台,設計可以讓垃圾籃自動升降的功能。再強化升降平台的載重力,讓EasyDump垃圾籃可以承受更多的重量。接著利用Arduino及伺服馬達製作分離沙子和樹葉的抖沙器,減少沙子進入垃圾袋,讓同學可以更Easy取出垃圾袋。最後整合改良的垃圾籃、抖沙器、升降平台,讓EasyDump垃圾籃可以升到垃圾車車斗的高度,就能方便將裝滿垃圾的垃圾袋從垃圾籃中移動到垃圾車的車斗中。

疾風吸落葉-自走校園落葉收集機

本研究目的在於開發一款能夠自動吸取校園落葉的類掃地機器人,經參考相關研究和產品型態後,我們構想以落葉收集桶和自走控制系統分開的方式進行實驗和探究修正。 從實驗過程我們得出最佳落葉收集桶吸葉管徑是8cm,吸葉管口風速應高於19mph,吸葉管口離地面最佳高度為2cm。 自走控制系統我們採用Arduino整合影像辨識技術、馬達驅動模組、超音波感測,達到避障、偵測邊界的基本功能,結合兩大系統就能自動在指定範圍輕鬆吸取樹葉、枯枝等,並將其收集到集葉桶中。 本研究產出成品適用於大型的公共場所或樹木稀疏的平面區域。相對於人工清理,自走落葉收集機可以大幅節省人力成本和時間,對於課業繁忙的學生族群特別有用。