物理與天文學科

本研究藉調控電源供應器電壓至高壓模組，可輸出不同高壓電，驅動自製以銅釘與銅管構造離子推進器，產生不同大小推力。因推力極小需自製儀器測量，藉檢流計內渦形彈簧與通電後檢流計指針偏轉，製作電磁扭秤量測微小推力。發現驅動電壓(3.7~7.6kV)與離子推進力呈正相關。調整銅針與七枚銅管間距，間距小於0.80cm，尖端放電且推力略為降低，間距介於1.30cm與1.45cm時，轉變為吸力，進一步觀測單一銅管周圍流場，類似電偶極場分佈，說明離子推進器銅針與銅管間距小，視為平行板電場，而銅針與銅管間距大，可視為電偶極電場分佈。最後間距大於1.45cm時，推力驟減為零。產生離子風，通過銅管後的空氣噴流，磁力不偏向證實不具有正負電性，但未經銅管的噴流應帶有正電荷。

最早看到網路上有人利用磁鐵間的磁浮力量，玩起了擺盪的玩具，從磁鐵間看似不規律的起落中，有著一股無形的默契，形成相互擺盪的有趣現象。為一探究竟，好幾年針對不同變項研究，不斷改良簡易又精準的自製儀器，累積許多經驗，以此為基礎，發現： 1.磁力震盪傳遞的效果會受到磁鐵本身磁力與形狀雙重的交互影響 2.外圍磁鐵數量越多磁力震盪傳遞的效果越好 3.改變兩顆外圍磁鐵夾角對磁力震盪影響不是呈現線性比例關係 過程中利用磁力震盪的特性，設計並製做出實驗所需的測量器具，再由磁力震盪變項的相互影響，可歸納傳遞磁力效能最佳的變項組合，最後利用磁力震盪的特性，設計出光感式磁力震盪的測震儀，可說是從小東西玩出大道理來！

楊氏方程式的接觸角大於140度時，滴下去的水滴不會跟培養皿上的肥皂水融合，而是產生超疏水性現象，實驗顯示當水滴落下高度為1cm時，水滴最容易成形，成功機率最高，因為邦德數大於1，表面張力之影響不納入考量，所以濃度對水滴成功率幾乎沒有影響，而頻率則是受到了單位時間內水滴所受波形向上的力F/t之影響，進而影響到水滴成功率

本實驗在開口限縮之傾斜軌道上放置障礙物，觀察顆粒體於軌道上的流動現象。當單一障礙物在軌道上特定位置時，可明顯增加顆粒體的平均流率(最大可增加達無障礙物時的55%)，但此位置範圍很小。障礙物在此範圍內時能有序分流顆粒體，且在分析後發現，可由顆粒體直徑、障礙物尺寸、開口寬度及邊界與開口的夾角推導出障礙物擺放位置範圍的方程式，但障礙物的幾何形狀會有所影響。障礙物放置於不同位置時，開口處的顆粒體流動狀態可分為兩類：「密集流態」與「稀疏流態」，兩流態間有一轉變的臨界值存在，類似於液態與氣態間的相變。最後，發現雙障礙物比單障礙物更能提升顆粒體的平均流率(最大可增加達無障礙物時的60%)，值得進一步探討。

尋找高紅移的超大質量黑洞，有助於天文學界了解宇宙再電離時期。雖然黑洞的數量稀少，但相較於星系，存在於某些星系中的超大質量黑洞較亮，且存在時間比伽瑪射線爆久，因此，它們的吸收光譜可以協助天文學家最有效率地探索星系間物質及再電離時期與光的反應。本報告交叉比對昴星團望遠鏡 (Subaru Telescope) 的Hyper Suprime-Cam (HSC) 和廣域紅外線巡天探測衛星 (Wide-field Infrared Survey Explorer, WISE) 的觀測數據，以尋找可能的高紅移超大質量黑洞。本研究根據光度測定 (photometric observation) 和宇宙紅移 (cosmological redshift) 的原理，從雙色圖中較紅的區域挑選了46個候選星體，並逐一透過天文望遠鏡照攝的影像確認是否有可能是超大質量黑洞。最後，選出三個可能的高紅移超大質量黑洞，可用於向大型天文望遠鏡 (如昴星團望遠鏡 (Subaru Telescope) ) 申請光譜分析。

觀察水在落入液面時，會產生浮在液面上的液滴，進而產生了研究動機。經過有關是否為浮力、表面張力、靜電力的實驗證明後，發現水滴是透過管壁與水珠落下時摩擦產生的電荷落入液面累積後再與新的水珠產生同性電相斥而造成此現象，並再透過強制帶電、操作流速、高度、液滴大小、液面面積和不同食鹽水濃度，發現這些因素也會對現象發生以及穩定發生時間影響甚鉅。

豉甲為棲息於水面的昆蟲，中、後足為扁平槳狀的游泳足，體長約17mm。在水面上快游速度達1.08 m/s，潛游時速度約0.57 m/s；豉甲潛水平均速度約0.83 m/s，下潛僅需41 ms。以Ansys模擬豉甲潛水，發現會在背部隆起與腹側形成壓力差，產生向下的作用力以利其下潛。製作隆起高度比例不同的模型，發現在破水時，1與1.5倍的法向作用力較小，入水後1倍的作用力矩較大，使其更快旋轉向下潛。施力的角度越小，破水時法向作用力也越小，但不影響作用力矩的大小，模型的形狀、運動狀態才是影響作用力矩的主要因素。下潛時蟲體先具一定大小的初速度，有助於下潛，破水時速度越快總作用力越大，但作用力矩正比初速的2.1次方，速度越快使其更快旋轉，令用於下潛的有效分量提升。

藉由我們自行設計的主振動系統與吸收器，來探討兩者頻率一樣時，在外加驅動力下，是否外加頻率等於主系統原先的自然頻率時，會出現主系統不振動，因為我們實驗的驅動力並不是直接作用在主系統上，造成我們的實驗結果與預期有差異，而且這個反共振頻率的偏移量與兩者之間的質量比值有密切的關係，主系統與吸收器的質量差距越大，反共振頻率越會接近原先的自然頻率。又由於原先是單一自然頻率，變成兩個物體的系統此時自然頻率由原先的一個變成兩個，而且兩者頻率的間距也與兩者的質量比有密切關係，兩者質量比(吸收器m1與主系統質量m2比)，μ=m2/m1 比值若越大，兩個自然頻率離得更遠。

本次研究探討圓筒經扭轉自發產生摺痕的物理，發現摺痕數和偏斜角在圓筒長度小於直徑時是規律的，並研究它們與其他參數之關係。同時解釋為何對於長圓筒此規律會消失，並發出多個聲音。 從幾何和能量推導之理論能解釋實驗結果，並藉拉力秤測量，釐清扭轉過程的動態行為，歸納出力矩和扭角滿足虎克定律。 我們主張並提供初步的研究成果支持這些性質可應用在(1)環保：有效回收鐵鋁罐；(2)居家：節省收納空間；(3)工業：機械零件伸縮。並在學術上推廣到（1）地球科學：解釋盤古大陸如何分裂；（2）生物物理：比對β筒狀蛋白特性；（3）醫學物理：骨骼受扭力的形變和斷裂；（4）軟凝體物理：幾何挫折如何影響擰紙和其它新穎材料，如負折射率超材料。

利用人類頭髮為實驗對象，測量毛髮對於不同溼度時的性質。其中包含長度與彈性係數的變化。找出其中關係後，再利用這些數據，設法找出毛髮溼度計的運作原理，和增加準確度的可能方法。