第53屆--民國102年

「桿擺」 是我們這學期才接觸到的一種新奇、充滿挑戰「桿擺」 是我們這學期才接觸到的一種新奇、充滿挑戰「桿擺」 是我們這學期才接觸到的一種新奇、充滿挑戰「桿擺」 是我們這學期才接觸到的一種新奇、充滿挑戰「桿擺」 是我們這學期才接觸到的一種新奇、充滿挑戰「桿擺」 是我們這學期才接觸到的一種新奇、充滿挑戰。也是一種結構看似簡單，但 也是一種結構看似簡單，但 也是一種結構看似簡單，但其實機制頗為複雜的裝置 。它不同於自由運動的單擺以及彈簧振子 ，但卻有一些和它們共通的特質。在實驗中我們確認了桿擺運動的本質 —是一種藉由摩擦力能量所引發的受迫振動， 而其週期運動的形成則由接觸面 摩擦力所產生的｢振源 —阻尼｣間的轉換、平衡機制所控。我們也試圖 進一步 探究 它的物理特性 ，發現它的擺動週期和滾輪轉速 、滾輪距離 、接觸面摩擦力 、橫桿重量之間有 著密切關聯 。而影響其擺動幅度的變因則有 ：橫桿的釋放位置 、接觸面摩擦力 、橫桿長度 、橫桿重量 以及 橫桿 重心的分布情形 。此外 ，我們也發現 ：利用 重阻尼桿擺 能迅速回復到平衡位置的特性 ，它也可以成為一種 「重心探測裝置」 ，廣泛應用在球棒 、球桿 、釣竿等製造流程上 。

無論使用竹蒸籠、鋁蒸籠、不鏽鋼蒸籠、電鍋，蒸煮時都會出現滴水的現象，其中以不鏽鋼蒸籠滴水現象最嚴重。我們發現以砂子來偵測滴水效果最明顯，無論蒸籠或電鍋，當溫度到達最大值之後，再過約1-3分鐘是偵測滴水痕跡較佳的時機。我們初步推側蓋子的傾斜度應該是蒸籠、電鍋滴水現象之主因，實驗證明傾斜角度是影響凝結水滴滴落或滑落之關鍵因素。我們也發現滴水位置，主要發生在蓋子內螺絲或平面位置，但只要傾斜15度以上，凝結水就會沿著斜面滑落，而不會向下滴落，我們應用傾斜15度的圓錐蓋子，以雙層蒸籠與電鍋進行測試，經實驗證明，確實可以防止凝結水滴落，預期未來此種圓錐蓋子可廣泛運用在各種蒸煮器具，且極具實用價值。

本研究以文獻探討及實驗觀察法了解文蛤體型、舉起重物能力及出入水行為，探討不同保存條件對文蛤的影響。研究發現文蛤殼寬、高、長有規律，體重與體型大小有關。文蛤被重物壓著也能打開雙殼，舉起體重十幾倍至三十倍的重物，正面舉重能力比反面強。文蛤入水管也會噴水，反面朝上時入水管噴水次數特別多。文蛤不同部位互敲聲音不同，以B區(圖13)互敲較容易分辨死活。文蛤聲音在死亡過程中逐漸產生變化，發臭前可聽出聲音漸低，死文蛤頻譜圖低頻區信噪比變大，而且可能有些高頻聲音會消失。文蛤在死亡前體重會減輕，有些會出現重覆開合的行為。低溫有利文蛤保存，若有水，有沒有換水也有不同影響。

我們想探討小紫斑蝶(1)、斯氏紫斑蝶(2)、圓翅紫斑蝶(3)、端紫斑蝶(4)四種紫斑蝶翅膀的結構、特性與長程飛行的相關性，從研究結果發現：一、翅膀面積依序是：(3) > (4) > (2) > (1)。二、展弦比值是：(4) > (2) > (3) > (1)。三、定點飛行距離比較依序是：(4) > (3) > (2) > (1)。四、四種紫斑蝶在風洞實驗中(紙板坡度20∘)時高度並無明顯差異，但隨著角度升高，上升的高度漸漸產生差異，上升高度比較依序是：(4) > (3) > (2) = (1)。五、上反角較低時紫斑蝶飛行距離較遠。六、後翅在針對縱向平衡方面有較顯著的影響，尤其是後翅的後緣下降對紫斑蝶模型造成直接下墜的影響。七、生態保育應用：以擋板模擬護網比紗網的效果來的好，其中檔板上端的角度在60度時，可達到最佳的飛行效果，且可以避免紗網造成的沉降現象，達到保育的目的。

從2002年TRML思考賽試題出發，研究正三角形與正方形繞轉 矩形外圍的旋轉弧度、內部任意點P的移動路徑總長、橫掃區域面積等問題，再將其延伸成正s邊形去繞轉矩形外圍，發現m,n,s彼此間都有連帶的關係，成功地寫出一般化通式。之後改成繞轉mxn矩形內圍，只研究正三角形與正方形，觀察其與繞轉矩形外圍的差異性，發現在頂角處需做細部分解，修改通式、歸納分類。最後，設計了創新的『階梯問題』，設計攀爬t階層樓梯與(x+y)階層樓梯，在其過程中於頂角處需整合外轉與內轉的通式，於直線部分需仔細思索其少轉的數量，才得以寫出完備的通式。

以 H-Alpha日珥望遠鏡可看到：色球層、黑子、日珥、暗條、耀斑。當暗條走到日面邊緣即可見到日珥噴發，可證明暗條就是在太陽盤面上的日珥。太陽的南北極區域暗條出現機率會較少，在太陽的緯度10～45度之間暗條出現機率較高。自製的「H-Alpha日珥望遠鏡日冕儀」模擬「人造日全食」，粉紅色多層外圈是否和日冕或是太陽風吹拂有關呢？這個有趣的現象值得深入探討。磁力線如同橡皮筋具有彈性一般，當磁力線收縮回彈時，可造成能量轉換。我們利用「液態磁力實驗瓶」的實驗，提出『 擴張的磁力線』可引起環狀日珥的噴發。以『 收縮磁力線的完成態』模擬並解釋『寧靜日珥』的生成。以『 收縮磁力線的進行態』模擬並解釋『耀斑』之形成。

我們歸納了繩波波速的經驗公式和理論公式做一的對照。以簡易版的光電計時系統設計出兩種測量繩波波速的方法。第一種：固定繩線兩端點，測量它的振動頻率計算出波速。第二種：以固定的繩波傳遞距離除以測到的繩波傳遞時間而得到波速。這兩種測量方法對一條粗細均勻的繩子或不同粗細串接在一起的組合繩線，測量結果都非常吻合。若繩子只是粗細有變化，可以用固定繩的振動頻率求得波速，也可以由粗繩細繩分別測得的頻率去計算組合繩的頻率以求得波速，這是很方便的做法。但是根據我們的檢驗，繩上黏附物體的繩子不能這樣簡化處理，第一種方法有明顯的錯誤，只能靠第二種測量法這種硬功夫。

相信很多人出門時都會忘記帶鑰匙，或是鑰匙在路上掉了，只好等外面還沒回來的家人回來幫忙開門，雖然現今市面上的鎖琳瑯滿目，但每種鎖均有美中不足之處，如有鑰匙孔的喇叭鎖，熟練的人輕易就可打開，遙控鎖雖然安全實用，且市面上已經有許多可破解、盜拷遙控器的設備了，但是現在有了手機與門鎖的結合，以數位科技替代傳統機械以鎖，就可以輕鬆的出門只要帶手機就可以，就不需要再帶一串笨重的鑰匙，也使出門的方便度增加不少。

鑒於氨氮會消耗水中溶氧，造成水質惡化、危害水域生態，且政府將逐步管制廢水的氨氮含量，處理氨氮的技術日益重要。去除氨氮的方法有物理、化學及生物法，但物理、化學法成本高且有二次汙染的風險，因此本實驗希望找到能有效分解廢水中氨氮之菌種。採取可口可樂工廠的七池汙水，以高氨氮培養基篩出七種細菌(RW、ST、ET、BA、BS、SR、CA)，並挑選出三種氨氮分解效率最佳的細菌(RW、ST、ET)。進一步發現其能有效降低廢水中氨氮，並減少氨氮廢水對水中動植物的危害。因此，我們認為RW、ST、ET能有效處理廢水中的氨氮並減緩氨氮對於環境的危害。

在將莫利定理一般化的過程中，本研究發現在不同條件下，圖形有不同的規律。如平面圖形中除三角形外，其他多邊形的莫利圖形不一定是正多邊形，但有「自我相似」的特殊關係。另外四邊形中更有許多組「對偶關係」。本研究接著將圖形坐標化，並引入「線性變換」的概念，試圖解釋並發現新的自我相似或對偶性質。立體方面則發現許多和平面圖型相似之處，例如正多面體的莫利圖形皆為其「對偶多面體」，有很強的對偶性質。而其中正四面體對應正四面體，也是一個自我相似的例子。其他不規則圖形與其莫利圖形間，沒有明顯規律，針對此，平面部分導出了算交點坐標的公式，立體則建立判斷焦點存在與位置的方法。