全國中小學科展

臺灣

以小搏大─螺旋停降器原理探究

本研究探究螺旋降停器的原理,以一棉線連接重錘與輕物,跨掛於橫軸上,施放前由手持輕物於一端,使重錘懸掛。當施放輕物時,觀察重錘下降到停止的過程與輕物受到重錘作用力而產生的螺旋運動。 本研究以施放角度、重錘與輕物配重比、旋轉橫軸直徑、旋轉軸材質與棉線粗細等變因,探討不同變因對重錘降停效果與輕物繞行旋轉軸的影響。研究結果發現:1.施放角度會影響重錘降停距離,90°降停距離最短,其摩擦力與繩子張力等之合力最大;2.重錘與輕物的配重比愈大,重錘降停距離愈長,輕物的旋轉速度愈快;3.旋轉橫軸直徑愈大,重鍾降停距離愈短;4.粗棉線使重錘降停距離較小,且較快停止;5.旋轉軸的表面材質愈粗糙,重錘的降停距離愈短。

利用機器學習分析音樂情緒與機器人實作應用

為消除播放清單中特定使用者所討厭的音樂類型,本研究結合音樂分析和自動播放器功能,利用深度學習技術分析音樂,將擁有類似情緒的音樂分為同一類。讓使用者自由選擇類別,提高播放清單的類別相似性和使用體驗。實作上使用Discord Bot呈現,其最大優勢是可提供多人多伺服器同時使用,且操作方便。儘管MobileNet的預測結果有待提高,但對使用者而言已不成問題,期望未來能夠進一步改進以提供更好的體驗。

股票年週期循環技術分析應用程式

本研究係運用多項式擬合技術,表示出股價的年週期循環特性及趨勢,製作出可顯示個股股價年週期循環趨勢的應用程式。 先觀察市面上常見的股票技術分析,接著用Octave進行研究,最後運用Python製作出包含使用者介面的應用程式,並將分析結果量化及輸出,本研究將此應用程式稱為「股價年週期循環技術分析應用程式」。

探討互等邊三角形之性質

本研究著重探討互等邊三角形的形成條件以及其外、重、垂及內心軌跡的圖形及相關性質。平面上給定∆ABC及一點P1,所形成之兩個互等邊三角形 ∆P1 P2 P3及∆P1 P2 P4,形成條件必須滿足̅(AC)-̅(CP1 ) ≤̅ (AP2 ) ≤̅(AC)+ ̅(CP1 ) 且P1 、P2 、P3其中兩點皆無共線。 以下是研究中觀察∆ABC為一等腰三角形及P1在∆ABC的中垂線上且不在A'上時,互等邊三角形各心軌跡的結果: 一、外心軌跡會形成一扣除兩點的圓及扣除兩點的直線。 二、重心軌跡會形成一扣除兩點的圓及扣除一點的線段。 三、 垂心軌跡會形成一扣除兩點的圓及至少扣除一點的直線(P1不在∆ABC的垂心上)。 四、內心軌跡會形成扣除一點的心臟線軌跡及扣除一點的線段,並且扣除點皆為P1點。

橫行「壩」道-丁壩與挑流之關係探究

本研究在探討丁壩長度和高度差異產生的挑流現象,研究結果發現,丁壩的長度越長、高度越高會對河道彎道 攻擊面產生更好的保護效果,也會對非攻擊面造成更大影響,另外,我們也發現當丁壩的長度小於、等於或大於河道三分之一,會對攻擊面及非攻擊面產生不同的作用;落差工丁壩高度差距越大,對攻擊面保護效果愈顯著;反之,落差工丁壩高度差距越小,對攻擊面的保護效果越不明顯。我們還發現丁壩產生的挑流現象,會導致河流中的某些位置水流湍急及形成水位落差,因此我們在此處設置微水力發電裝置,不僅可以產生電力,提供河道旁的路燈用電,還可以有效的重複利用水資源,達到淨零碳排的永續發展目標。

豔麗的編織者—棒絡新婦

棒絡新婦是我們校園中常見的蜘蛛,雌蛛的身體背面黃黑交錯,腹面還有一大片紅色斑紋,非常豔麗。我們透過高度角觀測器和指北針,調查出棒絡新婦所結的網,高度大多落在1.0公尺到3.0公尺之間,傾斜方向則是以東高西低的比例最高。此外,有將近一半的棒絡新婦會群聚結網,但佔網機率非常低,幾乎不會互相拜訪。從攝影畫面中發現,棒絡新婦在織網時,會先吐出不具黏性的支撐絲、框絲、軸絲和踏腳絲,最後再由外往內以螺旋方式繞上具有黏性的橫絲,整個蜘蛛網就大功告成了!

馴風高手

本作品研究在於設計製造出一款能裝置在一般窗戶外側的“智慧型導風機”來引導室外自然風進入室內,以增加室內空氣的流通,構想是依操作者個人對進風量之喜好感受,設定按鈕電動驅動左右兩片導風窗板外推至適當角度後,再由風向感測器偵測出當下的風向數據,透過Arduino程式運算控制左右兩片導風板的葉片組,依不同風向進行一開一合的動作,讓側向風亦能導入室內,使得室內的空氣流通得到最大化,藉以改善室內的空氣品質。

花容失色-鳳凰花的旗瓣為何會先凋零?

鳳凰木的花朵擁有五片花瓣,上方花瓣與其他紅色花瓣不同,是白色底紅色斑點根據文獻,這片花瓣稱為旗瓣,功能是作為蜜標來吸引傳粉者。研究觀察發現鳳凰花的旗瓣會先捲曲凋零和蜜標存在的功能互相矛盾,本組推論與環境、授粉有關連。經研究發現旗瓣凋零與生長環境、花粉及花蜜是否被採集無關與授粉方式有關。異株授粉導致旗瓣凋零的時間提前同株異花授粉旗瓣凋零的時間與自然狀態相近自花授粉、無授粉則導致旗瓣凋零的時間延後。異株授粉對鳳凰花而言是有效且成功的授粉,會導致旗瓣提早凋零,將蜜標隱藏,提高其他尚未有效授粉花朵成功授粉的機會,並且產生成熟的種莢。無效的授粉會導致旗瓣凋零時間延後藉此等待有效的授粉機會。

波以爾對抗托里切利的表面功夫—探討量測大氣壓力、震度與氣體流速之影響

本硏究運用波以爾定律以及托里切利原理,討論不同口徑對應不同水柱壓下,因開口的表面張力及邊界層效應產生之「綜効表面壓」,模擬與實測漏水量的變化。 實驗操作流程為以管長L一端開口一端封閉的水柱管,開口朝上注入高h的水量,將其封閉倒置後,其水柱管內氣壓與外界P0相同。開啟底部使其漏水至平衡,結果發現使用一般的水就可以簡易量測大氣壓力的條件。 進一步探討擾動對系統的影響,在綜効表面壓的作用下,於特定的震度和震頻時瓶口的加速度具有週期行為,並得出本系統應用於偵測氣流的限制與可行性。 本研究由已知的原理出發,透過實作來探究複雜且真實的機制,進而發現有趣的物理現象與實用價值。

超低頻物質波感測系統

最近國內外災害頻傳,因此我們自製超低頻物質波感測器。融合類比訊號處理電路、數位化的分析系統。擷取外界環境或人體微弱的訊息,匯入電腦存入資料庫,加以辨識,將分析結果傳輸至筆記型電腦,供相關人員處理。提供災害預警與諮詢,達到遠端監控、現場搜救、守護國民安全之目的,本研究系統包含下列功能: 一、偵測超低頻物質波 研發超低頻物質波感測器,能偵測到微弱的超低頻物質波。 二、類比訊號處理電路 利用運算放大器,組合成多階濾波器,去除雜訊。 三、自動化檢測介面 全自動訊號取樣,並進行訊號處理與分析,並立即顯示時域、頻域訊號的波形。可以即時偵測地震,或災難時偵測生命跡象。