全國中小學科展

臺灣

水花的減緩者

本實驗將掉落物稱為擬便,入水後短暫形成的無水空間稱為空腔。 我們發現水花高度和擬便距離水面的高度成高度線性關係,空腔深度和擬便距離水面的高度也成高度線性關係;而固定擬便距離水面的高度,當水深不同時,水花高度變化不一定和水深正相關。 其次,擬便的密度、先接觸水面端的面積、形狀、突起排列對水花高度的影響並無明確的規律性。 而在改變水溶液性質下,我們發現: 1. 當水面有一層介質時,都會降低水花高度,但水花高度卻和空腔深度呈現負相關。 2. 使用鹽、糖改變水溶液密度時,水花高度、空腔深度隨密度改變情形,兩種溶液並不相同。 3. 改變水溶液黏稠度時,洗碗精對水花的降低效果較果糖好。 4. 水面上有泡沫均能有效降低水花高度。

臺灣紅樹林與鹽沼土壤碳封存能力差異:以新竹新豐地區與臺中高美溼地為例

本研究以臺灣新竹縣的新豐紅樹林與臺中市的高美溼地,分別作為臺灣紅樹林與鹽沼的代表。經過元素分析、粒徑分析及密度分析之後,比較臺灣紅樹林與鹽沼兩個藍碳系統的碳封存能力差異及和國外相關研究間的差異性。本研究發現,採樣地距海越近,有機碳佔底土比例越高;粒徑較小的沉積物顆粒,較可能儲存更多有機碳;並藉此得出了藍碳相關研究受地理環境影響很大的結論。各採樣地樣本的活性有機碳(LOC)比例多大於難降解有機碳(ROC)比例,可能是由於臺灣的藍碳系統缺乏河川穩定供應有機物,又受到年齡與氣候條件的影響,其中儲存的ROC在總有機碳(TOC)中所占的比例不高,因此不適合長期儲存有機碳,卻很可能在幾十年內快速形成一個新的碳匯系統。

來電不來電

本作啟發自線上的影片「Can you solve the giant iron riddle?」,內容是在有外觀無法辨認的4顆有電與4個沒電的電池中,在一次只能取2顆電池測試的限制下,以最少的次數找到2顆有電電池的方法,結論是以分組的方式進行測試會有較佳的結果。本作先驗證影片的方法有效後再進行推廣,得到找出2顆有電電池較佳的方法為分組法或直接取法。再嘗試推廣至取3顆電池的情形,發現除了分組法與直接取法外,還可使用「X2Y1循環檢查法」。最後改良「X2Y1循環檢查法」後,不但可以有系統地測試所有可能的情形以外,能更有效地減少測試次數,提高尋找有電電池組的效率。

切割方程

皮納姆的吃餅精靈是我們偶然間發現的遊戲,此遊戲在正六邊形的棋盤上,兩位玩家輪流取一整排相連的棋,取到最後一個棋的人即獲勝。在正六邊形棋盤下,先手玩家的必勝策略是很明顯的。因此本研究之目標為在等角六邊形棋盤上,對於先手玩家獲勝的策略探討。我們在兩位玩家追求獲勝的前提下,以不同的取棋總步數類型(取棋步數必為奇數步、取棋步數必為偶數步、取棋步數為可奇可偶)來分類盤局中常出現的殘局,進而定義不同的Region Number,並定義AreaNumber來代表盤面上各類殘局數量狀況,結合兩者綜合分析各類殘局數量與取棋步數奇偶性,從而推論出先手玩家掌控取棋步數的奇偶性之策略,找出先手獲勝的方法。

方形建築師之聯想-探討路徑與面積之關係

本研究旨在探討不同邊長比的方形上,改變路徑出發角度、改變路徑出發的起始點時,路徑轉彎次數、路徑長度和經過格子點次數之關係。首先在方形長:寬=m:n,路徑從方形的左下角出(入)口為起始點,以角度tanθ=1、tanθ=2和tanθ=3之方向出發,討論路徑轉彎次數、路徑長度和經過格子點的次數,進而延伸推論當以角度tanθ=y/x之方向出發時路徑轉彎次數、路徑長度和路徑經過格子點次數的數學關係式,接著在方形長:寬=m:n,從方形左下角出(入)口向右移動1格、向右移動2格為起始點,以角度tanθ=1之方向出發,討論路徑轉彎次數、路徑長度和經過格子點的次數,延伸推論從方形左下角出(入)口向右移動h格為起始點時,路徑轉彎次數、路徑長度和路徑經過格子點次數的數學關係式。

魔鬼藏在細節中-實時影像隱藏浮水印

本研究旨在透過DCT-SVD演算法,即時對動態影像,嵌入人眼幾乎不可見的浮水印。經過測試,該演算法具有一定的抗攻擊性,可以保障影像受到他人壓縮、裁剪等操作後,能還原嵌入的浮水印資料。 嵌入的浮水印有多種用途。舉例來說,版權方可以在動態影像中,嵌入可辨識被授權者資訊的資料。當被授權者私自將影像給予未授權者,版權方可以透過還原浮水印的方式,追蹤違反授權的被授權者,並採取必要的法律行動,以保障版權方的權益。或者反過來思考,對於監視器畫面之類需要做為證物的影像,當偵測到浮水印遭到破壞時,就代表該影像經過人為修改,可能不具有法律效力。

高粱酒糟應用於零換水養殖之效益評估

探討高粱酒糟作為零換水養殖補充碳源之效益,共分為三個部分。 一、正式實驗(一) A(魚溶漿+糖蜜C/N=15)、B(酒糟萃取液C/N=35.44)、C(魚溶漿+酒糟萃取液C/N=15)3組在氨-氮、亞硝酸-氮皆表現出清除能力,其中B組的生物絮團沉積量最多。 二、正式實驗(二) B組(酒糟萃取液C/N=15)在增重量、增重率、飼料效率上都有最好的表現,在肥滿度、肝體比、臟體比和腹腔脂肪比上也有最高表現;與C組(糖蜜C/N=15)無顯著差異。 三、正式實驗(三) 結果顯示,較大水體中的紅尼羅亞成魚能夠正常生長,其成長與飼料效率甚至較實驗(二)之魚苗更佳。 高粱酒糟作為零換水養殖中培養生物絮團補充碳源,具有促進生長、穩定水質的優良效果,且有價格低廉的優勢,極具推廣價值。

進擊的「葉」電~光化合一的葉綠素電池

本研究為新型改良式葉綠素電池,兼具化學電池與染料電池的優點,是具有成本低、體積小、可自行替換凝膠並重複使用,能解決傳統電池液外漏及電極成本高的問題,是有潛力與發展性的綠色能源電池。本實驗結果顯示,新型葉綠素電池結構的特點,具有一體成形的外殼,選用石墨碳氈與鋁棒當電極,中間填充最佳比例的碘酸鉀、碘化鉀、葉綠素和水晶凝膠,在手電筒的照光下,電解質經化學反應可自行生成碘,可作為葉綠素電池的第二個電極,其發電效率是歷屆科展之冠,電池編號10的瞬間電壓與電流可達1.07伏特與38.4毫安培,其電池壽命在209小時,電壓亦可維持1 伏特且電流隨時間增加可穩定發電,可應用於緊急充電與LED 燈泡照明使用。

Lusa-----圈起泰雅獵人的智慧

Lusa 是泰雅族的傳統束腳陷阱, 泰雅祖先及獵人們在這小小的機關中,利用了許多植物的特性及物理科學原理。獵人們為了要提高束腳陷阱捉住動物的機會,在製作陷阱時,材料的選擇及使用有些偏好在觸動陷阱機關的消息棒上,做了些巧思來加速陷阱的運作。我們 在老師的指導下,設計了多組的實驗來探討。實驗結果驗證了,在祖先流傳下來的陷阱選材及安裝之中蘊藏了許多的智慧。我們也以科學的方法測試出消息棒的最佳組合。身為泰雅子孫的我們,能以科學的方法來 探討及驗證祖先的智慧,也是於有榮焉。

臨「震」脫「逃」

這次科展以國家級警報細胞簡訊為發想,研究如何降低逃生的難度,也是為了災害發生時能夠減少受災人數同時加快逃生速度,製作模型來模擬地震來襲時的應變措施,在模型上裝設警報、自動開門和緊急照明的功能,為了提高房屋倒塌後的存活時間,也設計了可輕易找到地震避難包的裝置,並自動檢查、提醒地震避難包內的物品狀況,系統以Arduino Mega 2560及ESP32為核心,並利用RS485傳輸介面接收訊號及控制各個元件做出反應。