物理與天文學科

人們在日常生活中對著皮膚噘口吹氣時，皮膚表面會覺得涼爽；但若是張口哈氣，則會感覺溫熱。為了量化這個現象的成因，在經過文獻探討及現象觀察後，作者以初步實驗分別測量了「絕熱膨脹」、「氣流引入」、「蒸發降溫」三種效應，得知「氣流引入」的表現最符合現象的結果。為了進一步證實「氣流引入」就是吹冷哈熱的主要原因，我們設計實驗讓這三種效應出現在單一事件中，發現溫度變化中至少60%以上是「氣流引入」導致的降溫效果。此外，作者進行更深入的實驗探討氣流引入的過程及特性，得到氣體流動路徑方向上氣流引入百分比與距離間分別有對數及線性關係，而氣流分佈截面也與我們對此現象的觀察結果一致，最後綜合得到經驗公式印證實驗結果成立。

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！

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。

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。

我們利用注射針筒的結構，將活塞推至底後封住針孔，用力將活塞往後拉動並釋放開來，大氣壓力會推進活塞並撞擊筒身，使針筒發射出去，我們稱之為針筒火箭。為了探討其發射機制與增進其發射能力，過程中意外地發現少量的水(5ml)對其發射能力有非常好的效果，垂直發射最高可達6公尺高，是原本針筒的2~3倍。據此我們深入探討水量多寡對火箭發射能力的影響與其在發射機制中扮演的角色，並釐清活塞質量與摩擦力等相關因素對發射機制的影響。最後，我們成功的以最佳的發射條件，加裝火箭的尾翼與彈頭，完成針筒火箭的發射測試，其射程最遠可達10尺左右。

本報告研究掛在桿上之一繩，繩的兩端掛不同質量的物體，當重端釋放時，輕端繞桿運動的情形，稱之為旋繞擺。藉由對其進行力分析，推導出運動之方程式，再以程式Vpython模擬重端下滑長度以及動畫，以用來比較在實驗中，不同變因下，如質量比、橫桿半徑、繩長及動摩擦係數的運動狀況。 研究發現，不同變因的確會影響重端之下滑長度，且實驗和模擬結果相當符合，所以可利用程式來模擬極端狀態（如質量比極大、橫桿半徑極小）之實驗數值。

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。

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。

本實驗以角解析光電子能譜觀察氯鋁化酞菁分子[1]蒸鍍於銀薄膜[2]、銀單晶及金單晶上其氯原子以向上或向下形式排列的變化，再以真空能階[3]進行比較。銀單晶與金單晶同為塊材，卻是不同金屬；銀薄膜與銀單晶為相同金屬，卻有薄膜與塊材的差異，故將實驗分成主要兩個部分進行比較，一是銀薄膜與銀單晶的比較，二則為銀單晶及金單晶的比較。 第一部分中由於銀單晶較為光滑、銀薄膜較為粗糙，故蒸鍍於銀薄膜時，較為穩定不易受光照影響；而第二部分的比較中，蒸鍍於銀單晶時，不論是以慢速率蒸鍍或是快速率蒸鍍皆易受光照影響氯原子的排列。雖然蒸鍍於銀單晶及金單晶上都會受光照影響，但因為不同物質的功函數不相同，所以造成蒸鍍於金單晶較銀單晶穩定。

本實驗最主要探討U型管中液面的振盪行為，並嘗試建立理論模型。為了簡化推導，將流動近似為準穩態，並以阻尼振盪模型近似其運動。經實驗發現，其振盪角頻率和指數衰減率隨各變因改變的趨勢，與理論模型所得的部分結果類似，但其振幅的指數衰減率和振盪角頻率皆大於理論值。推測振盪的過程中可能存在其他的損失機制，導致現有模型不適用。