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臺灣

不勞你手-秒收的神奇捲傘機

摺疊傘在市面上並無合適的裝置作整理,本研究研發手動及自動捲傘機,將傘葉收拾整齊,縮小體積來集束,並將其捆紮,解決雨天雨傘的收拾問題。手動的是設計傾斜支撐板和矩形閘門,讓雨傘在其上旋轉,以整理雨傘骨架並刮除水分;參考束口機的設計,研發用以捆紮的裝置。考量手動操作較難,因此改良為自動捲傘機,改裝部分為:製作固定傘的裝置,利用馬達、齒輪和皮帶,機械化旋轉與移動以達到集束與捆紮,全程以微電腦控制,使其自動化。手動捲傘成功率為88%,自動的也可以順利捆紮,經過兩者捲傘後,刮除水量 0~29c.c.都不會滴水。目前修改並打橫裝置,使馬達提升移動速度,並減少摩擦力、增加支撐力,操作模式改為同時轉動與移動,縮短捲傘時間。

水也來硬的?—『軟硬水』大比拼

水是人生存的必須物,然而不同的水質硬度卻影響著生活中的很多事,既然要喝要用,我們藉由這次研究好好一窺究竟。 水硬度的檢測方式很多,一般實驗室裡常用EDTA滴定法,優點較為精確,但日常生活中不易取得,且配藥過程較為繁複。我們發現導電度計、TDS是在電子儀器材料行常出現的簡易檢測儀器,甚至小米公司也研發簡易攜帶型TDS計,便宜易取得。另外,水族業常用的GH硬水檢測,微量的滴劑即可快速檢測。 本文分為三大主軸方向,先利用標準濃度硬水觀察導電度、TDS、GH的趨勢,接著探討硬水與清潔劑的關係與油的乳化現象。最後再探討其他應用,泡咖啡濃度是否有影響,同時考量鈣鹽、鎂鹽的不同,來尋找出一個合適的用水質硬度。

方格陣列中阻隔點數之捷徑數極值研究

在一個方格陣列上擺放一定數量的阻隔點(即障礙物)時,從方格中由左下角走到右上角所需的捷徑步數與未受阻擋的方格比較,勢必會受到影響。本研究主要建立在此種模式中,經由觀察、假設到證明的過程,發現許多諸如對稱、分布、極值等性質。依次固定障礙數量,加以比較並歸納當障礙物擺放於何種位置或情況時,方格中的捷徑走法數量會產生極值,及探討障礙擺放於各位置時,所剩餘的捷徑走法數量分布情形與性質。 此外,我們也嘗試朝三維的方向進行討論。我們以二維情況的研究結果為基礎,研究出三維情形中捷徑走法數的計算方法與阻擋數分布情形,進而討論出當障礙物擺放於此方體陣列中,應擺放於何處才能使捷徑走法數產生極值。

正三角形的最小拼接

眾所周知,「如何使用三種不同邊長的正三角形,去拼出邊長最小的正三角形?」這個問題是困難的。本文限縮在分層或拼接的拼法下,探討此問題,並得到了答案。解決過程中牽涉到正整數解的存在性問題──如何找最小的正整數z,使得方程式ax+by=cz 有正整數解,其中a、b、c為三種正三角形的邊長。

生生炭熄~生生不息!-花生殼生物炭與肥料共同施加對葉菜作物生長之影響

為瞭解生物炭對肥料效用的延長及增強之影響,以進一步確認生物炭應用在減少施肥及增加產量上的價值。本研究聚焦花生殼在300℃炭化的生物炭,於不同施肥狀況下對三種葉菜作物(小白菜、莧菜、香菜)生長情形的影響。 結果顯示:新鮮花生殼製成之生物炭,與培養土混合比例1:50,在不同施肥頻率下,試驗作物的生長狀況皆顯著優於未添加生物炭者,且其增產效用未顯著受減少施肥影響;比較葉長寬積,其增產效用達一倍甚至十倍以上。而一般大眾較易取得之水煮及鹽水煮花生殼製備的生物炭,亦大多有顯著效用。 本研究後續展望:針對生物炭來源、製法,施用對象、時機、量,環境及栽種成本,提供應用上的完整提案;生物炭效用的機制之深入探究等。

驚天「凍」地-深海環流之探討

氣候變遷會影響海洋中海水的性質及流動。因此,本研究模擬海洋中的洋流溫度與鹽度不同時,所造成的海洋洋流流動的現象。實驗方法為配製鹽度或溫度不同的水,模擬不同密度之海水,使用實驗裝置觀察。根據實驗結果發現,當溫度差或鹽度差增加時,使密度差加大,則洋流流速加快。密度大的海水會下沉至密度小的海水下方。不同密度的水呈現出海洋中海水分層的現象,當靜止一段時間後,一團密度相近的海水形成,則會成為所謂的水團。另外,我們推論當全球暖化冰山溶解,大量的淡水注入海洋中,只要鹽度差縮小到0.4‰以下,就有可能使北大西洋洋流的沉降或流動減緩,甚至停止。

點燈(2019台灣燈會在屏東)

有別於摸著光球的啟燈模式,我們設計將貼有RFID卡的鑰匙,插入凹槽的新啟燈模式。還設計了辨識系統,插上不對的RFID卡會顯示出錯誤訊息。當卡片不慎遺失時,我們設計的清除鍵可以清除儲存在系統內的卡片ID資料,再利用加卡鍵將新的卡片ID存入系統內。我們設計了LED看板、深井燈,讓舞台更炫麗。傳統的摸光球啟燈模式,我們也加以改良,加入了觸控燈球,可因應來賓人數,設計出需要所有來賓都有碰觸到燈球,主燈才能點亮。為了讓參觀燈會的民眾,也能體驗與來賓一起點燈的樂趣,我們設計了「誰來點燈」舞台,利用AR技術,讓遊客也能拍到與來賓一起點燈的照片。希望我們這次的科展,能讓享譽國際的台灣燈會以後有新的啟燈創意。

一個不定方程q=a2+b2+c2/1+ab+bc+ac整數解的探討

馬陸的捲曲螺線形態與其防禦作用之研究

馬陸遇險時會捲曲形成螺線狀,此種捲曲行為為一種次級防禦。我們分兩部分去探究。第一部分為研究捲曲過程與螺線形態,使用ImageJ做形態測量,GeoGebra做繪圖分析,顯示捲曲的軌跡與形態符合螺距等寬的阿基米德螺線,不同於以往發表過鸚鵡螺殼或向日葵花的黃金螺線。第二部分為探討捲曲行為對形態防禦及化學防禦有何作用,發現捲曲成螺線狀後,脆弱部位與外界接觸長度變短,軀體受壓力擠壓後形變量變小,有助於形態防禦。接著利用分光光度計分析捲曲前後化學防禦物質的分泌量及物質成分,發現捲曲形態有助於將分泌孔露出分泌氰化氫、苯甲醛與苯醌等化學防禦物質,不同種馬陸分泌物成分有差異,同一種受到大小不同的刺激,分泌量也有所影響。

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。