第57屆--民國106年

我們用壓電片、示波器，設計直接測量的方法測聲速，並成功測量。 實驗一：測量溫度對聲速的關係，並驗證經驗公式v=331.45+0.6T。 實驗二：測量頻率對聲速的關係，發現頻率對聲速有影響。 實驗三：以固定頻率正弦波測量聲速，可以成功測量。並發現溫度與聲速成正相關，但各數據與理論值有等比例的差異。

本研究根基於氧化石墨烯的物理和化學性質，發展出能隨蔗糖濃度改變的氧化石墨烯濾紙電阻。在以漢默方法（Hummer’s Method）製作出氧化石墨烯後，將氧化石墨烯懸浮液滴加於濾紙上，加熱使水分揮發，做成氧化石墨烯濾紙電阻。其電阻表現遵守電阻定律，電阻與濾紙長度有著正線性關係，且其電阻率會因所在環境不同而改變。以濕潤法測量電阻，當蔗糖濃度上升時，電阻率也隨之增加；反之，以蒸乾法測量電阻，電阻率卻會隨著蔗糖濃度上升而下降。在固態電阻中，氧化石墨烯有可能因為與蔗糖分子間的氫鍵作用而彼此靠近，使電子更容易在石墨烯分子間移動。此特性使氧化石墨烯濾紙成為一個可任意塑形、又可敏感於環境變化的偵測器。

Cuica是巴西特有的樂器，它長得像鼓，但卻是用摩擦的方式發出奇特的聲音。研究後發現它的原理是：濕布摩擦竹籤→竹籤振動→帶動罐子底部振動→罐子就是音箱放大聲音。 為了測量的一致性，我們設計了一台機器可以自動演奏Cuica。機器包含2部分：模擬手揑摩擦器、模擬手前後推拉器，這樣才能去除不同人演奏的因素，讓實驗結果更準確。實驗結果發現，演奏時必須要有適當的緊度、摩擦力摩擦竹籤，才能讓底部振動產生聲音。另外圓筒高度、棍子長短無法明顯改變Cuica音調；但是圓筒直徑、底部材質鬆緊、手壓底部中心緊度可以明顯改變Cuica音調。 最後我們用生活物品自製Cuica，圓筒底部插一根竹籤，底部要有一點彈性可以振動不能太硬，就可以感受到巴西熱情的音樂了！

在我們的研究中，先探討給定一個無向圖(undirected graph)並能使圖形必定connected的線段數E的條件，再以此得到圖形connected的機率範圍。我們接著引用已知整數數列A001187(參見參考資料[1])類似的方法來解決隨機圖(Random Graph)的根本問題：給定一個圖G(n, E)，假定任兩個點連接的機率是常數p，求出該圖能形成connected的機率。接著我們將前述結論做推廣，假設該圖有兩子圖(subgraph)，其中各子圖中的邊，相連的機率分別為p及p1，求出該圖能形成connected的機率。在這個過程中，在限制G(n, E)中最大連通子集的頂點數目下，我們也對於圖形不連通的機率做了許多研究。

藤壺是會附著在固體上共生的生物，外型似小火山而引起我們好奇，我們詢問專家且親自採集化石進行測量與分辨和觀察。我們從鯨藤壺化石驗證牛埔在上新世的地形是沙洲(出海口有鯨魚擱淺)，玉井在近海環境。龜藤壺、多肋藤壺化石驗證大岡山當時的地形是海底，紅巨藤壺化石驗證四溝當時的地形在潟湖至河口灣、潮間帶並由伴生化石與地層做確認。從外觀顏色判別紅巨藤壺化石；外觀特徵判別多肋藤壺化石；從面積可判別鯨藤壺化石及龜藤壺化石。鯨藤壺和紅巨藤壺所受水壓不同，而演化出不同的盾板結構。我們發現海拔高度與地質年代無關，兩個同一地質年代的板塊，斷層活動越劇烈海拔高度越高。灰鯨活動於台灣西南部，所以在牛埔、玉井挖到鯨藤壺化石。

我們嘗試利用生活中常得看到的食品或添加物來與膠水混合進行交聯作用，加入磁鐵粉後製成化學磁性黏土，並且不斷改良自製檢測儀器物性測量，綜合實驗結果得到以下結論： 1、我們將儀器利用馬達自動化，並自製儀器能有效的測量物性。 2、我們發現以玉米澱粉複合交聯的化學黏土，在低濃度硼砂下，具極高度延展性，並能降低黏性，其電阻低，方便用於導電的線路上。 3、我們發現以甲基纖維素複合交聯的化學黏土，在極低硼砂濃度下，具有展性及黏性，可做成除塵黏土；而在一般濃度下，可製成具高彈性及高延性的化學黏土，使用性更廣。 4、我們以自製磁鐵粉，加入化學黏土中，結果不影響其的交聯性，能製作物品應用於生活當中。

2016年2月6日高雄發生芮氏規模6.4的地震，引發土壤液化造成嚴重災情，引起我們關注。我們以五次規模6.0以上的地震作為研究對象，進行大數據分析，繪製各測站之震波和最大地動加速度（Peak Ground Acceleration，PGA）隨震央距遠近衰減圖，以探討土壤液化對加速度的影響。根據我們的研究，得到以下結論：(1)測站若為砂性土壤，在震度大於3時容易出現雙峰波形，即代表土壤液化；(2)土壤液化好發區會使震波呈雙峰型、PGA變大，對環境造成更嚴重的破壞；(3)在PGA隨震央距遠近衰減圖中，出現雙峰波形的測站通常會高於趨勢線，且圖中其他高於趨勢線的非目標測站的震波也容易呈雙峰波形；(4)綜整上述三點，本研究建立一套台灣環境與土壤保護機制，未來將大幅提升國內居住品質。

本次研究主要想針對各式的彈簧圈進行波動的相關研究，因為彈簧圈本身的彈力常數小，因此以懸空方式施以擾動來探討波的特性實在不易，若置於桌面上拉長則因摩擦力的緣故也不易實驗。經過多次的實驗嘗試，我們把塑膠彈簧捲成圓圈，平放在平台上以旋轉式振盪器振動，發現有些彈簧會在特定的外加頻率下，不論何種材質的平台，可以讓轉動及旋轉的運動能量大幅降低，進而以物理原理推論捲起來的彈簧自然頻率與彈力常數的相關性。金屬彈簧圈與塑膠彈簧圈於本研究中有非常創新的發現，除了在自然頻率時彈簧的旋轉與轉動明顯下降外，還有發現彈簧圈的順轉、逆轉與內旋、外旋，在接近自然頻率前後，運動會有明顯的方向改變。

本研究利用負壓式原理自製一個羽球收集器具，我們使用吸塵器產生吸力，連接自製的羽球收集器，將散落一地的羽球快速排列並收納至羽球桶內，成功的製作出「負壓式羽球收集器」。在實驗中探討負壓與自製的羽球收集器之間的各項物理性質，進而設計羽球收集器具的構造，並從多項實驗數據中，不斷地改良最後成功研究出最佳的羽球收集器。過程中我們運用450P的灰紙板、1000P的西卡紙與最後嘗試使用的硬塑膠板來製作羽球收集器，在吸力方面我們由一開始的普通吸塵器到後來使用的車用吸塵器，最後設計出不用彎腰撿拾，並能快速收納且能讓羽球成串收集的羽球收集器。

在吃完營養午餐後，同學清洗餐具，總會讓油膩膩的水流入水溝，對環境影響很大。因此，我希望能使用安全又有趣的方式來改善污染問題。首先觀察油、水的特性，瞭解油會浮在水面的原因，於是進行簡易分離槽的改良研究。本實驗探討在不同條件下影響油水分離的各種因素，最後製作「環保油水分離槽」，並且改進它的缺點，讓「油切」---水分離出來。改良後的「環保油水分離槽」排水速率 14.56 ml/s，油脂截留效果可達到 100 %，對降低水源污染有很大的幫助。我們也改良環保油水分離槽，製作「顏料過濾槽」和「污水過濾槽」。顏料過濾槽能讓溶液照度平均增加533.44 lux；污水過濾槽沉澱物清除率為 90.84 %，能讓大量的水再循環使用，藉以達到節約用水的目的。