全國中小學科展

臺灣

Hold得住嗎?~不同耐震補強方式對改善建築物穩固性的成效探討

本研究在得知學校建物耐震補強事由展開了探究。透過資料蒐集了解學校建物較常見的補強工法有擴柱、增設RC翼牆及剪力牆補強。 經實驗探究發現不同耐震補強方式都能改善建物的穩固性,通常補強樓層越多,耐震效果就越好。研究中補強效果較佳的方式是翼牆補強,其次是剪力牆補強與斜支撐補強方式。另外,發現擴柱和增設剪力牆補強方式,補強3層和補強4層效果差異不大,未來設計如有特殊考量,可在安全無虞下減少最高樓層的補強。也發現斜支撐補強可增加建物的穩固性,其中以W字形及具彈簧的V字形結構補強效果較佳。 最後提出建議:對於學校建物的長方形結構,當地震振動方向與建物短邊同方向時會影響劇烈,應該特別注意建物短邊結構的補強。

腦筋打結的滋味─猜帽上數邏輯推理遊戲

本研究受2004 IWYMIC啓發,此題可追溯自二十世紀數篇以「know/don’t know problem」為題的論文,共同背景如下: 有數個邏輯學家分別戴上寫有特定數值的帽子。他們會完美的推理且不會說謊。作為玩家,他們輪流發言並試圖推斷自己的帽上數。 我們致力於和帽上數範圍、發言順序、構句相關的變形,透過數論技巧求解並以「相鄰矩陣」表示過程。另對原題缺點提出「候選數」之概念、改進規則;而找到能代替複雜推理的簡單操作後,我們分析、證明了它們的特殊性質。 應用上,玩家產生對話的過程可作為雜湊函數使用。未來,本研究可再推廣至更多更自由的構句、納入三個玩家、或允許誤導等等,以豐富遊戲。

聽酒杯在唱歌-濃度與聲音頻率關係之探討

用沾溼的手指摩擦杯子的邊緣會產生聲音,而且聲音的頻率會隨著杯子的不同,以及杯內所裝入液體的質量及濃度的不同而產生變化。 本實驗是藉由摩擦裝有溶液的杯子產生聲音並探討何種杯子比較適合本實驗之用,以及摩擦所產生聲音的頻率和杯中所裝溶液濃度之間的關係,再用得到的結果來預測和測量溶液的濃度及溶解度的大小。

"癌"究-小花蔓澤蘭

外來入侵種小花蔓澤蘭繁殖速度太快,使台灣本土生態系受到嚴重破壞。我們研究發現,小花蔓澤蘭葉和根莖具有保護自由基誘發劑AAPH誘導紅血球溶血及清除DPPH自由基的能力。小花蔓澤蘭葉和根莖總多酚含量可達51.6及20.9 mg/g,推測其所含多酚化合物可能是抗氧化活性的來源。抗癌研究發現,小花蔓澤蘭葉和根莖會誘導人類急性骨髓血癌(HL-60)細胞毒性(24小時IC50為129及203 μg/mL)。顯微鏡觀察下,血癌細胞有減少和皺縮現象; TUNEL試驗法發現,血癌細胞DNA斷裂; 西方墨點法發現,Caspase-3蛋白增加、Bcl-2蛋白減少、Bax蛋白增加及PARP蛋白裂解; 推論小花蔓澤蘭可能誘發血癌細胞凋亡。裸鼠移植腫瘤模式證實,小花蔓澤蘭確實具有抑制活體血癌腫瘤及誘導血癌細胞凋亡之功效。總結,小花蔓澤蘭具抗氧化及抗血癌功效,可開發成為預防自由基疾病及抗癌的保健食品。

人類脂肪幹細胞培養於電漿處理幾丁聚醣薄膜之初步研究

人類的脂肪幹細胞,取得容易,且來源不涉及倫理問題,是一種理想的城體細胞來源,目前已發現其可分化成骨細胞,軟骨細胞,脂肪細胞,等等,因此深具未來發展的潛力,將可應用於組織工程細胞治療上,而Chitosan(幾丁聚醣)則是一種具生物相容性,生物分解性且無生物毒性的材料,在生醫材料的領域一具相當發展性,在這個實驗中,我們將chitosan薄膜經過氬氣電漿處哩,並測量其與水的接觸角.發現電漿處理時間越長,接觸角越小,表示電漿處理有助於增加chotosan薄膜表面的親水性.細胞在經過電漿處理的薄膜上,其黏附情形一隨處理時間增長,黏著數目越多,且形態愈扁平,表示電漿處理過的chotosan表面有助於細胞的吸附.;Human Processed Lipoaspirate cells (hPLA) can be subtracted easily from lipoaspirate and the source of the cells does not violate the moral and ethic standard. Therefore, it is an ideal source of somatic stem cells. Recently, researches show that the hPLA cells have the ability to differentiate into osteoblast cells, chondrocytes cells, adipose cells, and skeletal muscle cells. In the future, they have great potential in tissue engineering or cell therapy. Chitosan is a biocompatible, biodegradable, and non-toxic material. It is also an advanced material to be used in the biomaterial field. In this study, we treated chitosan film with argon plasma and measured its contact angle with water. The contact angles decreased as the duration of plasma treatment on chitosan increased, indicating that plasma treatment has a positive influence on increasing the hydrophilicity of chitosan film surface. Moreover, the numbers of hPLA cells adhering to chitosan films increased and their morphology became flatter when the durations of plasma treatment on chitosan films prolonged. Hence, the result showed that plasma treatment on chitosan films also promoted the adhesion of hPLA cells on chitosan film surfaces.

以有機溶劑摻雜改善高分子分散型液晶性質之探討Resistin透過活化WHSC1/Twist途徑促進肺癌惡化

高分子分散型液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal,簡稱PDLC)是由高分子聚合物包覆的液晶微滴所組成,透過電場量值的改變能有不透光與透光的變化。然而目前PDLC的閾值電壓相對於傳統液晶而言較高,成為發展的阻礙之一,因此我們希望透過摻雜有機溶劑的方式來降低PDLC的閾值電壓。 我們先探討不同製程變因對PDLC的影響,以建立影響PDLC光電性質的理論模型,接下來我們嘗試摻雜不同的有機溶劑,並發現以乙醇的效果最佳,於是我們便進行不同重量百分率的摻雜實驗以及調整摻雜方式。我們發現酒精的摻雜可以大幅降低PDLC的閾值電壓,摻入25%的酒精約可使閾值電壓降低50%,除此之外,酒精的摻雜似乎可以降低PDLC的遲滯效應,而PDLC的初始光穿透率與摻入酒精的重量百分率約成正相關。這樣的結果相信對於PDLC在節能省電的應用方面將有很大的幫助。

環狀網路的拓樸性質研究

In any , we prove that there exist cycles which have any length between 3 and 3n and paths which have any length between their smallest distance and longest Hamiltonian paths in any two different nodes; for any two nodes, there exist varied Hamiltonian cycles, making the two nodes locate on any possible counterpart position(only limited by the distance between the two nodes). In , there are 2n internally-disjoint spanning cycles, and 2n-1 internally-disjoint spanning paths. Besides, we also prove has no more than 2n disjoint spanning paths, and calculate its wide diameter. 本報告證明在環狀網路 中,存在有長度3到 3n 的所有迴圈;任何相異兩點都有各種不同的長度的路徑:從最短的距離到最長的漢米頓路徑;取定任意兩點,存在有各種不同的漢米爾頓迴圈,使得兩點位於所有可能的相對位置上(僅被兩點之間的距離限制)。在 中,也具有2n 個彼此不相交、經過所有點的迴圈,以及2n-1 個彼此不相交、經過所有點的路徑。除此之外,也證明了,在兩相異點間,具有個數不超過2n 且互斥的路徑,且這些路徑經過所有點。我們也估算了它的寬直徑。

浮體式波浪發電機模型之創作與應用

本研究為近海岸浮體式波浪發電設計,選擇理論推導與真實造波水槽測試,浮體式波浪發電設計概念,藉由一浮動載台將波浪運動能轉換為電能,而載台設計上利用浮體浮力,透過時規皮帶在浮體與活動掛重兩者中,產生時規皮帶的張力差,此刻的張力差與波浪的波高、週期與活動掛重三者產生連動效應,並有效率的將波能轉換為有用的機械能,最終再轉換為電能,本研究的波浪發電系統,當週期為1.5s、波高4公分時,有最佳週期平均發電效率為65%,依據模型相似理論縮尺為1/50,預估未來原型機組的最佳發電效率將發生在波浪週期10.6s、波高2公尺。

跳跳板的最佳化設置

不到五分鐘就可自製一個玩法多變的跳跳板玩具,非常引起我們的興趣。經由實驗後我們發現可以透過以下方式,製作出具耐用性且可以彈跳最高的跳跳板。 一、瓦楞板之長寬的極限參考比值應為2,若超過之跳跳板容易凹折、空轉而影響彈跳。 二、首先應使橡皮筋有最大的橫向長度(即越接近瓦楞板的長度)。 三、承上,固定此橡皮筋長度後,接著再考慮使橡皮筋包覆面積占瓦楞板面積比介於17.14%至28.57%的橡皮筋寬度值。 經過以上設置的跳跳板,就可產出跳最高的跳跳板了。

消波一線牽-花蓮港港池共振

本實驗利用喇叭、鍍鉑黑電極、波型產生器、鎖相放大器、及sciworkshope750 介面卡組合一套系統,此系統可使偵測精密度大幅提升,使得花蓮港模型尺度變小(120×60×4cm),因此可節省實驗的成本與時間。本實驗希望藉由模型的建立,感測系統的整合,傅立葉分析,使研究者可在各種模型條件下,獲得水波傳遞的相關物理量。鑒於花蓮港喇叭狀港池經實驗後證明容易造成港內共振,且不同的入射波頻率不同,所造成的共振現象及共振位置相當複?。本實驗為縮小模型,但卻可測出的共振頻率、衰退時間及振幅且非常明顯(精密度達3.0×10-4cm/mV)。首要課題是要在港內消除反射的波,在模型實驗中,測量有無加消波線及加不同材質 的線時波衰退時間的長短,得到衰退時間牽線消波者比實驗組減少為0.2-0.6 之間;振幅減少為0.03-0.89 之間,且越鬆散、分支越多、孔隙越大的物質消波狀況越佳,所以毛線效果最佳,棉線次之而尼龍繩最差。 This study utilizes the loudspeaker, the platinum-plated electrode, Sweep Function Generators, DSP Lock-in Amplifier, and the sciworkshope750 interface to construct our system. The system will enhance the great precision of detection, which diminishes the Hualien Harbor model yardstick to 120*60*4(cm). Thus we can save the cost and time of the experiments. We combine the setting-up of the model, the integration of the sensors and the Fast Fourier Transform (FFT) system so that the researchers can obtain the physics-related data when the water transmits ripples in various kinds of conditions. Seeing that the bell-shaped Hualien Harbor is apt to cause resonance in its basin, which is confirmed by our experiments later, our primary goal is to find a way to diminish the waves reflected in the harbor. With the diverse frequencies of incident waves, resultant resonance phenomena and positions are rather complicated. Our experiments are based on a miniature model, but the resonance frequency, the time of wave declining and the wave amplitude are easily measured, with the precision up to 3.0×10-4cm/mV. In another experiment, we add strings made of different materials that can subdue waves. Compared with the records without strings, the strings can reduce the time of wave declining by 0.2-0.6 and can reduce the amplitude by 0.03- 0.89. We have come to the conclusion that strings made of looser, more-branching and bigger-interstice material perform better in diminishing waves. Hence, the knitting wool has the best results, followed by the cotton threads and then the nylon ropes.