第57屆--民國106年

研究主要的目的在設計一套能透過物聯網智慧調控的植物栽培箱系統，並比較人為光照及水耕種植和自然日照及土耕植物的成長表現。 實驗結果MotoduinoU1微處理器可以幫助我們解決問題達到智慧監控的目的。透過我們所學過的圖形化介面程式設計語言控制微處理器延長植物生長所需要的日照時間週期。LED成長燈解決植物所需的紅、藍光波促進生長；智慧調控植物生長最適的溫濕度以及自動補充水耕液的不足；更可以利用WiFi模組發揮物聯網的精神，隨時將監控的資訊上傳到網際網路，方便隨時監控植物栽培箱系統的運作。 透過不同感應模組的組合客製化智慧監控植物栽培箱系統發揮動手做創作的精神達到環保永續的應用。

虧格是指4個正方形排在一起少1格，虧格填滿長方形區域分成3大類：完全填滿(有一邊長為3的倍數)、劃掉1格填滿(邊長為(3t+1)×(3k+1)或(3t+2)×(3k+2)，k為正整數)及劃掉2格填滿(邊長為(3t+1)×(3k+2)，k為正整數)。 前面兩個主題都可以找到文獻，最後一個沒有。於是我們針對前兩個主題作一些歸納討論後，利用這些結論推導出劃掉2格是否能被虧格填滿的問題。過程也很緊張刺激，因為我們推導時經歷過非常困難的部分。最後，我們得到非常不錯的結果：大部分的圖形擴展到無限大區域後，不能填滿的情形數趨近於一個定值。最困難的 5×n區域最後也歸納出非常有趣的結論。

通電線圈與永久磁鐵均有NS極，憑此相同磁極的推力可將線圈與磁鐵當成電磁砲。在研究中，我找到一種可以立即得到磁力大小資訊的探索方法――利用推拉力計與量錶測量出線圈內部力量與距離的曲線，得知線圈內部磁力大小的分布。實驗一將永久磁鐵由線圈的單端進入，發現推力與位置關係呈現鐘形，過特定位置後推力降為零。實驗二的永久磁鐵起始放置位置與發射距離關係也印證此結果，放置位置的推力與距離所圍出的面積(代表作功)越大，則發射的距離也越遠。這又引導我增加繞線單位密度，經實驗證實，短線圈確實能產生更大推力。最後在線圈中加入軟磁鐵棒，產生奇特的雙推力高峰現象，也確認能產生更大的推力與距離面積，也就能發射得更遠。

本研究係用「數列命名的方法」作為骨幹，解決或簡化多方塊(polyominoes,也稱作 連方圖形)的相關問題。「數列命名的方法」 係指將多方塊的邊長連續寫成數列。為解決使用「數列命名的方法」遇到的問題，目前建立了一套系統、技巧，可將Polygon，旋轉、鏡射、合併等等，在此專門用以處理多方塊相關問題。 研究發現此方法可以解一些多方塊的問題，例如多方塊的種類、任意的多個相同的多方塊是否可以填滿(嵌滿)矩形(平面)。對於計算多方塊數量問題，可分為兩部分探討，一是多方塊的形的個數，二是單一多方塊的形其中含有多少多方塊，本研究主要探討此二部分的特性，並簡化運算結構和找出個數範圍。

生物吸附是利用某些死亡動植物體來鍵結、吸附的技術。其特點為來源取得容易、價錢低廉，而且吸附殘渣易經由焚化法妥善處置、減少廢棄物量。本實驗主要在探討烘乾後的果皮對吸附空氣中懸浮粒子的效果，結果發現：使用平板式衛生紙的果皮濾心效果較好。為了改善濾心保存問題我們以化學處理流程來改善，並進行材質鹼化等處理。除了對丙醛及乙醇有相當好的吸附效果外，以太白粉替代粉塵也能有良好效果，達到綠能、環保的效果。 我們自製儀器搭配Arduino裝置，能有效偵測並且吸附乙醇及丙醛氣體，最後建立一台即時偵測檢測儀器能吸附有害氣體的循環系統，800秒能有效吸附PM2.5濃度為1000μg/m3。

本研究源自 Sejfried 與 Shelomovskii 於2012年提出的三角形與其內切圓的 Sejfried 定理。我們構造射影模型，從高觀點將 Sejfried 定理推廣至任意圓外切四邊形，研究結果獲得原作者的肯定！本研究發現為：（1）四邊形基礎 Sejfriedian 構圖之存在唯一性；（2）四邊形的 Sejfried 定理及其直觀圖形意義；（3）四邊形基礎 Sejfriedian 構圖中的八線共點性；（4）正多邊形的 Sejfried 定理及收斂性；（5）我們進一步以交比為參數，推廣出正則四邊形的 Sejfried 二次曲線族，發現該二次曲線族的兩個焦點與內切圓圓心、對角線交點，四點恆為「調和點列」。

近幾年暖化造成全球均溫提高，水泥叢林讓地表溫度更高，午後聚集大樹下，發現樹蔭下涼風徐徐，空氣從樹冠外圍往樹蔭吹來，思考如何利用熱對流降低地表溫度，設計以下實驗1.探討不同地面物質及不同光源角度吸熱後溫度變化；2.利用太陽能風扇增加空氣流動速度，觀察溫度變化；3.製作不同大小及形狀圓錐，觀察各高度溫度變化；4.將圓錐加上太陽能風扇，觀察各高度溫差，依實驗結果提出概念一太陽能葉片，利用強制對流加速空氣流動速度，達到降低地表溫度效果，概念二探討熱對流發電的可能性，利用不同形狀的錐狀物組合，觀察自然對流及強制對流環境下的溫差，觀察是否能在不加入外部能源的條件下，利用熱對流造成的溫差，達到發電的效果及規模。

本研究的目的是利用野外可以取得的材料，製作淨水裝置，並製作一組簡易濁度機檢驗水質。過程中利用照度計和燈泡，比照商業濁度計，發現自製濁度機照度數值愈小，水質愈混濁，照度數值愈大，水質愈乾淨，成功製造出一台濁度機。再比較野外濾床和毛細取水，在相同水量下，時間上以濾床裝置299秒過濾300cc的水，較佳。在濾床取水上，發現以碎石、沙子、木炭、沙子、碎石、棉布各取3公分的排列組合的裝置，可以將濁度962NTU的泥水過濾到7.83NTU，最佳。接著用過濾後的水反沖洗濾床裝置，發現反沖洗後，效果普遍提升，最佳到2.53NTU，過濾的水量也增加六倍以上。最後我們應用最佳取水裝置將拖地的髒水367 NTU，過濾到3.5NTU，證明濾床和反沖洗的裝置可以將水質過濾到非常乾淨。

將兩片太陽能板同極對接並改變光照條件，以產生不對稱的光線後，便能在太陽能板之間產生拉鋸性的電流，設計追日旋轉系統： 1.利用斜口遮罩外觀配合光栅板的疏密與長度，便能與光線強度產生幾何的關係 2.四片兩組(前+後、左+右)光電板，可產生拉鋸電流來控制二維立體的追蹤馬達 3.以雙向指針電表作為追蹤控制的切換開關，靈敏度遠優於微型馬達的啟動電阻 4.電表開關可控制外部電源啟動追蹤馬達，或切換將光電板發電回充至外部電源 以上組合設計，產生高靈敏度的追蹤效果可適用在平行光(太陽光)與非平行光(散射光)。實測發現：在日照10000Lux以上，光線偏斜10°以內就能感應產生追蹤效果且誤差在±3°以內，相當靈敏且精確。

本研究主要在探討影響圓筒滑翔機飛行距離的因素。我們將影響因素分為環境、操作和本質因素等三方面：為了控制好環境因素，我們選定了室內的多功能教室作為實驗地點。此外，為了避免人為操作的差異，我們以自製的發射器作為實驗工具，以控制發射時的「力道大小」和「發射角度」。針對圓筒滑翔機的本質因素，本研究進行了「內摺次數」、「不同紙質」和「紙張磅數」等實驗。研究結果發現，用影印紙所摺出來的圓筒滑翔機，適合用 200 gw 的力道，並以10度的發射角度進行施放，飛行狀況能較穩定又遠。手邊常見的紙質中，以粉彩紙較適合用來摺圓筒滑翔機。此外，以200磅的西卡紙所摺出來的圓筒滑翔機，其飛行距離會較佳。