第53屆--民國102年

使用殺蟲劑或拖鞋打蟑螂時，化學藥劑或蟑螂體內的筒線蟲會汙染環境衛生。因此我們進行了數不盡的實驗，期望找出最環保又無害的殺蟑方法。查尋文獻資料得知蟑螂並不耐高溫，實驗中發現蟑螂在45°C以上的熱水中就會死亡，因此我們測試各種電阻的發熱效果，從自製碳化物到鉛筆芯，發現電熱絲的發熱效果最穩定也最容易控制，因此最後以直徑0.4mm長度10.2cm的電熱絲製造即熱式噴頭。透過噴水器吸上冷水，即熱式噴頭迅速將冷水升溫成為熱水，再噴出熱水殺死蟑螂。測試即熱式噴水器發現，在20cm以內都可以噴出46°C以上的熱水，實驗中的5隻大蟑螂分別噴2~17次全部死亡－效果非常好。我們希望後續能在美感設計、安全設計方面做改良，並且朝向專利申請及商品化來努力。

我們利用廢棄運動腳踏車改裝成發電機，應用電磁感應的發電原理來發電，改裝機器可以發電，兼具運動功能。我們應用磁鐵用Ｎ-Ｓ交替排列，銣硼強力磁鐵3.0cm厚0.5cm(磁力強度2000高斯)，發電線圈1500圈，線圈直徑4.5cm，並在線圈加入鐵塊直徑1.8公分，21公克，在線圈外加鐵片4.5cm*0.2cm增加磁力。經過測試後，發現運動腳踏車發電機空載發電825W，負載的情況下我們的體力最大負荷在240W電器。把我們自製腳踏車發電機跟市面產品比較，我們的成本低、發電量高、可以調整電流、電壓大小，並兼具發電與運動功能。

我們這個作品想討論2個關於次序變化的問題, 第一個是約瑟夫問題的公式. 原始的約瑟夫問題是說, 將正整數1,2,…,n 依序排成一圈, 從1開始1,2,1,2,…報數,不斷去掉報數為”2”的數字, 求出最後剩下的數字, 細節在Knuth教授的著作: 具體數學 (參考文獻[1]) 被完整的得出. 我們參考文獻[2]了解以前這個問題的進展程度, 並試著用我們的方法推導出以下問題的公式. 問題如下: 給定n個數字及正整數L, 在報數規則為”留1去L”時 (從1開始1,2,…,L+1,1,2,…,L+1,…報數, 報數為2~L+1的就去掉, 不斷重複此過程), 在第x次被刪除的數字的公式, 並應用此公式找出不動點 x 滿足: 第x次去掉第x個數字. 在一般的”留 α 去 β “的情況, 我們則推導出一個便於計算的迭代關係.

本研究從生活中常見的20種乳酸菌種，篩選出對大腸桿菌有較強抗菌力且在生活中常見的兩種乳酸菌：乳酸鏈球菌（Lactococcus lactis subsp. Lactis, 簡稱LL）及嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus, 簡稱LA）。經大量培養乳酸菌並進行蛋白質過濾與純化後，進行抗菌測試，結果顯示LL及LA之菌液均具抑菌能力，而後以蛋白質電泳確認介於3-11kDa間的蛋白質溶液具有良好抗菌能力，且抑菌力隨濃度增加而提升，故推測兩種細菌素的分子量均介於此區間。將兩種細菌素進行基本特性分析後發現，兩種細菌素濃度均僅須大約0.1mg/ml以上就具有抗菌效果，且兩種細菌素溶液在120⁰C下加熱30分鐘都仍具抑菌能力；此兩種細菌素在酸性環境（pH=2~4）下有較佳的抑菌能力，且兩種細菌素憑藉其微量就具有抑菌能力，耐高溫、耐酸的特性未來將有應用於食品保存，製成天然防腐劑的潛力。

斑馬的黑白條紋被認為可能會降低溫度，由實驗發現，黑白條紋組的上升速度較黑組與白組慢，白組又比黑組慢，接著測量表面溫度，黑白條紋組外部的白條上升速度比黑條快，內部黑條比白條上升速度快。溫度上升時，大瓶升溫的速度較小瓶快；下降時，大瓶與小瓶的降溫速度無顯著差異。改變黑白條紋的方向、粗細，不會影響上升與下降的溫度變化。另外將白條紋換成銀色，升溫時，銀組速度最慢，銀黑組次之，黑白組最快，降溫時亦相同。最後，觀察煙的對流實驗發現黑白條紋組表面空氣具有對流的存在，並推測造成黑白條紋組升溫較緩慢有四種對流可能性。

本研究以多種纖維質廢棄物作為造紙原料，造出媲美市售的紙張。我們發現：玉米皮適合造紙且品質穩定；木屑、玉米梗造紙張力低且易碎；低濃度鹼液解纖的甘蔗渣膠質多，紙張透明易皺縮，但高濃度鹼液解纖，紙張平整白皙；柚子皮膠質太多，不易造紙；雜草可造紙但纖維明顯；竹筷纖維粗硬，紙張厚且張力低；稻草造紙品質佳且原料充足，是造紙界新星。改變變因上，果汁機打1分鐘可使張力提升；添加膠水或澱粉液能提升張力及降低吸水量；200目絹框抄紙張力較好；加熱浸泡50%雙氧水可漂白。校園落葉單子葉比雙子葉植物適合造紙。複合材料造紙時，添加少量甘蔗渣或柚子皮纖維可提升張力，少量竹筷纖維能使紙張硬挺。最後本研究推薦數種造紙方法供大眾參考。

根據台北市體育學院運動器材科技研究所劉強教授指出甜蜜點(範圍)包含三個定義的區域：(圖A 改繪自聯合報)【1】一、碰撞中心：擊球時握把無撞擊感的位置。(物理學理上甜蜜點的定義點又稱『振盪中心』【2】(the center of oscillation)) 二、強力中心：擊球後產生最高速球的位置。(恢復係數最大) 三、節點：擊球後握把無振動感的位置。我們利用PASCO音頻接收器，測量到標準的比賽用球棒，受撞擊時會產生三個較明顯的振盪頻率(如圖A-右)。好的手工球棒會將這三個震波頻率的節點，安排在甜蜜區附近，使打擊者敲中該處時，球棒振動最小，握棒處受力最小，球與棒間的恢復係數最大，擊出的棒球可以飛得最遠。這個點(區域)就稱之為甜蜜點(The sweet spot)。

本實驗以氣流場模擬：氣流撞到不同角度之障礙物、及擋板可移動之水流場模擬：颱風通過台灣的偏移情形，並與實際颱風路徑比對、找尋原因。氣流場實驗發現，氣流與障礙物夾角90度時，會有最大的尾流區並產生渦流，夾角降至20度以下時則無渦流，顯示副低壓不易生成。水流場實驗發現，障礙物較深、漩渦移動速度慢、轉速小或範圍大者漩渦路徑偏移會越大；此外，漩渦進入障礙物的角度也影響漩渦路徑，＜90度時易直接通過，角度大不易通過，易被副低壓取代過山；大致而言，漩渦從北方通過時，常因漩渦被破壞及副低壓而南落，中央通過時因狹管效應而南落，再由背風側副低壓取代過山，下方通過時會因漩渦遭破壞而略為北抬；此結果與許多颱風實際路徑吻合。

本研究起自於玩「吉普賽人讀心術」電腦遊戲所引發的問題，配合數學「整數的簡化計算」、「因數和倍數」、「怎樣列式」單元，來探討讀心術的設計原理，並嘗試設計自己的讀心術。結果顯示：一、「吉普賽人讀心術」是以 9 的倍數來設計。二、不同的讀心術設計原理不同，但都和整數的簡化計算有關，也和倍數有關。三、設計自己的讀心術遊戲時，需考慮玩家的計算步驟不能太複雜，設計者必須有快速的步驟猜中數字。

本研究主要是研究要如何蒸出好吃的飯。一開始我們查到四種煮飯方法，但是瓦斯、電鍋煮飯的技術有點難，第一次很難成功，電子鍋煮出來的飯又沒有我們去買蒸的飯那麼粒粒分明、那麼好吃，所以我們想研究如何用最方便的方法蒸出好吃粒粒分明的飯。 研究中為了把感覺變成科學的數字，我們設計了「自製測硬度器」、「自製測黏性器」，用科學的方法來測量飯粒的硬度、黏性。 最後我們不但找到蒸出「粒粒分明的飯」最簡單的方法、利用「改變蒸的時間」就可以輕鬆調整飯的硬度；冷飯也只要短短6分鐘就可以變好吃，而且我們還利用蒸飯多餘的蒸氣幫助加熱水來煮湯，節能減碳，飯還是「蒸」的最棒！