第55屆--民國104年

「SET ! 你收集到幾組SET？」 本研究透過桌遊SET牌的研究，利用數學窮舉法和數學計算，探討SET牌桌遊遊戲中的奧祕。研究結果如下：一、SET牌由81張不同的牌所組成；二、至少發21張牌，一定會出現SET；三、利用我們找出的「關鍵密碼」，可以輕易將81張SET牌，拆解成27組SET；四、一副81張的SET牌，可以湊出1080組不同的SET。根據SET牌的四個屬性（顏色、數量、填充、形狀），每個屬性代表一個空間，我們將其想像成散布的四度空間的81個點，這81個點，每三個點連成一線，即是一組SET。81個SET點交織出1080條美麗的線段，即是屬於SET牌的數學美麗形體

無意間看到許多空手破玻璃瓶的影片，感到很神奇，便進行了一系列的實驗探究。首先，想辦法克服了用空手就可以順利將玻璃瓶擊破的方式，再來便設計實驗來找出破瓶的原理，特別的是，我們自製了一個壓力變化觀測器，可以用來觀測瓶內液體所受壓力的變化。最後，真正破瓶的奇妙原理被我們找出來了，主要可分成兩個部分：一是利用力的慣性作用，使得水與瓶底發生瞬間分離，因而產生了真空泡。二是利用真空泡的壓力幾乎等於零，使得周圍的水瞬間往真空泡收縮而產生震動，因而震裂了瓶底。這個發現也破除了一些人認為這個實驗會造成危險的疑慮，因為真正破瓶的原因，是由於水瞬間收縮而震裂瓶底，而不是會讓玻璃瓶爆裂碎片四飛造成危險。

裝百葉窗的主要目的在遮陽，可是我們常看到的情況是：葉片開著讓陽光直接照進室內，又熱又刺眼；或是幾乎全關，室內昏暗大白天也一定要開燈，空氣又不太流通。 我們設計的自動轉動遮陽百葉窗就沒有以上的問題。我們利用Arduino系統來控制百葉窗的葉片轉動，讓葉片能隨著太陽移動的角度跟著轉動以遮住陽光，不讓陽光直接照進室內，但又不會完全阻隔自然光，室內仍然明亮，不必非要開燈不可。為了方便使用的人如果想要看窗外景物，或是不想讓外面的人看到室內情況，我們也提供了手動操作的功能，利用紅外線遙控，可以切換手動/自動開關來改變操作模式。

找沒用過的指示劑試測沒檢測過的東西。從教室取得氨水和一點點的鹽酸，一滴滴稀釋一次次測廣用試紙的色樣，調出pH 0-14的標準水溶液的配方。建立每日檢測穩定模式，獲校園內年度最佳新指示劑，豔紫荊、紅鳳仙花、繁星花。拍試管內色樣製成秋冬酸鹼色階表。進而參考第46屆全國中小學科學展覽作品，改良不晾乾試紙，應用新發現濕試紙的靈敏性，改雙頭棉棒成濕試棒，用於檢測器材的變因，縮短實驗時間，突破「花青素並不是水溶性」《蔡尚恬、蔡振章 (民93.09) 楓葉變紅了--- 天然色素的顏色化學 科學發展，頁56》藉由濕試紙和劃開後的護貝膠片2*4cm，加持花青素與油脂反應的可能性，我們發現等水光、油光稍退判讀試紙，實驗加熱、炸油在指示紙上顏色有酸性反應。

本研究為透過各種植物的生長特性搭配不同生長介質，搭建一綠屋頂模組，觀察其室內外溫度變化，找尋最佳的綠屋頂組合，自製遠端監控以及精緻化滴灌系統以期在使用最少水分的情況下，使我們的建築物內部溫度能夠保持舒適溫度(24.2℃~28.6℃)，如此一來，不但能夠讓我們的生活更舒適，也能不使用冷氣機降溫，達到節能減碳的效果。

目前市面上沒有準確完整的漂髮數據和測量儀器，經過許多測試與實驗，希望能有更方便準確且科學化的漂髮數據和儀器，由於漂髮退色過程容易受溫度和時間的影響，造成漂髮色度的差異，因此要針對此問題加以研究製作出一套精確的數據和儀器。 自己染髮時會因為缺乏專業美容美髮知識而造成顏色不均或顏色鮮豔不夠等問題，或是去髮廊請設計師染色但染髮時會因時間、濕度、溫度等元素造成每位設計師所染出的顏色會有顏色上的差異，而造成染出的顏色和當初所選的顏色不同。 我們這次的專題利用Arduino及TCS34725感色晶片進行顏色辨識可使染髮時將顏色辨識變成一個標準化的流程以防設計師和個人在進行染髮作業時因顏色辨識的差異和專業等因素而造成染髮上的問題。

本報告是主要針對太陽能板上自動追蹤功能的研究。以藍晒及自製的指南針作為研究太陽移動軌跡的方式，找出整年太陽移動軌跡；並找出太陽能板在直射及斜射之情況下發電量的不同。如此之後，便可依據研究數據以簡易的材料（時鐘、發條）、方式來設計較簡單的「追日」系統，使太陽光的使用更有效率，發電功率也可大幅提升，對這資源日益耗竭的地球可是一大福音。

我們以「大潮州人工湖」為起點，探討地層透水性的相關問題。實驗的地層分為「分層堆疊」和「混合堆疊」，地層組成物質泥、沙、石的比例有「1：1：1」、「1：1：2」、「1：2：3」、「2：1：1」、「3：2：1」5 種，實驗結果顯示「分層堆疊」是以泥、沙、石比例為「1：2：3」的透水速率最快、透水量最多；「混合堆疊」則是比例為「1：1：2」和「1：2：3」的透水速率最快，透水量也非常多，這和「大潮州人工湖」的選址想法相符合。泥、沙、石比例是「3：2：1」以及「2：1：1」的地層透水速率相當慢，說明地表泥層很厚的地區遭逢暴雨時，水來不及滲透和宣洩會造成水患，超抽地下水引起地層下陷又讓問題雪上加霜。

研究動機：生活上，我們會接觸泥、沙和小礫石，為了讓我們對泥、沙和小礫石有初步的認識，而進行相關研究。 研究內容：進行不同泥砂及礫石等的滲水性及吸水性、產生音量大小、傳導音量大小、減震效果、抵擋鑽刺效果、水花濺起的情形、形成砂石堆的高度坡度、以小礫石及砂填補中礫石堆的穩定情形比較、摩擦力比較及反射光線比較實驗。 研究結果：各種泥沙、礫石，有的較光滑粗糙；有的減震效果好，有的傳導聲音效果佳；有的抵擋鑽刺效果佳、有的可避免水花濺起的情形等各有不同。了解種泥沙、礫石的特性，就可在生活上善加利用。

為了可以設計能打掃樓梯的掃地機，我們需探討正ｎ邊形在階梯上的翻轉，因此我們從試作小正三角形在大正四邊形外圍的翻轉，畫出質心之翻轉軌跡並算出弧長與面積；接著我們擴展到小正n邊形在大正k邊形的翻轉，在千變萬化的軌跡中，找到弧長、面積的通式。同時，我們也探討：當由大正k邊形翻轉小正ｎ邊形的弧長軌跡，並計算出回到原出發點的最小圈數，並發現其規律。最後在應用方面，我們依此發展到小正n邊形及圓形在階梯上的翻轉，並改變階梯之夾角推導出其通式，可應用在機器人掃地機打掃樓梯。