第57屆--民國106年

上下學坐車經過關渡橋時，有時會察覺橋樑發生較劇烈的晃動，因此讓我們開始對橋樑安全產生關心，也引起了我們的興趣並根據我們目前所學的知識與技能，去設計橋樑安全通報系統，來幫助人們預防災害的發生，與本土的交通建設之關懷。 本系統橋樑監控是以三個狀態:裂縫、下陷、傾斜，以直線拉桿感測器來量測裂縫及下陷狀態，加速規感測器量測橋樑來判斷橋樑是否受損。利用Arduino讀取所測量的值再透過RF模組傳送至電腦，將五個狀態傳輸到電腦上，讓使用者能夠透過VB查看五個狀態的資訊;即是結合遠端通訊與橋樑資訊監控系統。圖1為系統架構圖。

本實驗以不同類型酸作為蔗渣纖維素水解的催化劑，以及在不同反應條件(如：試液濃度、細菌分解)下，探討蔗渣纖維素催化水解的成效。本研究利用催化劑加速蔗渣纖維素水解成葡萄糖後，一部分溶液加入定量的斐林試液，觀察Cu2O(s)沉澱量變化，另一部分利用自製的旋光儀測定醣類的旋光度。進一步，想要利用催化效果佳的催化劑，改變操作時間及濃度，找出一個最佳的反應條件。同時利用最佳操作條件，改變水解液與蔗渣原料之比值，使蔗渣纖維素轉化為再生性能源能有效被利用。

本研究目的是探討月橘白輪盾介殼蟲的行為及習性，以便找出控制牠的方法。研究發現雌蟲為漸進式變態，雄蟲為完全變態。在正常情況下，是行有性生殖，生活史短；但當環境中缺少雄蟲時，會行孤雌生殖，此時生活史較長。生長習性為雌蟲散生，無偏好在葉背或葉面；而雄蟲則聚生，喜歡寄生在葉背上。發現蟲害傳播方式主要靠風力將有蟲落葉吹至遠處，其傳播距離至少可達80公分。同一隻雌成蟲所產的卵為同一性別，且經由孤雌生殖產下的後代也出現同一性別，即為全雌或全雄。經過長時間調查發現牠們的天敵有雙斑方瓢蟲、黑背寡節瓢蟲、粉白小黑瓢蟲的幼蟲、四星小黑瓢蟲、墨黑異角蚜小蜂及塔六點薊馬的幼蟲。此外以錐形水柱噴洗葉子可有效去除蟲害。

本研究源自於第54-4期科學研習月刊上的一道數學題目——神算，我們主要在探討：如何由第一列n個色球迅速判斷出圖形第n列色球的顏色。一開始先從n層第一列n個色球的排列組合方式開始探討、歸納，接下來我們從最簡單的層數開始觀察，慢慢推導兩層及三層公式，並歸納出符合兩層公式系統的層數：am=3m-1+1層、三層公式系統的層數： bm= 2×3m-1+1層。接著我們把所有層數都化為函數式，在過程中，我們發現這並不是一道普通的數學題，因為這個題目竟和三進位有莫大的關聯存在！於是，我們將最少步數結合重新定義的「三進位法」，找出了n層最少步數解法的通式： f∏i=1k(ai+1) (x)=∑i=1k[∏j=0i-1(aj+1)] fai+1 (ai3i-1+1)。除了上述之外，我們還發現只需知道圖形中任一層的組合，即可求出其下方任一列、任一個色球的快速解法。

本研究以自行設計的蚯蚓飼養箱，配合箱養法與廢棄羊舍分層堆肥法，將雲林縣的工、農業廢棄物，包含紙污泥、牛糞、雞糞、蔗渣、稻梗與太空包，以微生物EM菌、木黴菌(Trichoderma)發酵，再加入安卓愛勝蚓（Eisenia andrei）、尤金真蚓（Eudrilus eugeniae）分解，之後以自行改良之滾筒式蚯蚓分離器，將蚓糞、蚯蚓與卵繭分離；蚓糞再處理成有機肥料，種植豆類與蔬菜，其結果顯示，廢棄物分解成蚓糞後，微生物與酵素量增加，對於農作物成長助益良多。

蔬菜成長需要陽光、水、營養素，本研究主要實驗設計有： 1. 栽植箱的設計-屋頂形設計使蔬菜栽種面積增加、栽植盆與水管栽植管的設計使蔬菜能夠直立放置。 2. 噴霧與水回存系統的設計-自尋噴霧頭、塑膠管連接器、外掛式馬達、定時開關器組成噴霧與水回存系統，可節省人力與水源。 3. 開發蔬菜營養液配方-搭配黑糖與切掉不要的蔬菜以1:10的比例混合後獲取營養液，再將營養液稀釋500倍，噴灑於蔬菜根部可促進蔬菜成長。 實驗後發現可以在陽台或屋頂成功的種植菊苣、辣椒、茄子、萵苣等蔬菜，並將產量提升2~4倍，節省25.2~37.6%的水源，另外搭配自製的營養液可以讓蔬菜成長時間只需要土耕的70%，希望我們的研究可以讓地小人廣的都市小家庭能擁有自己的開心農場。

在聲音與樂器單元中，老師播放亥姆霍茲旋轉木馬轉動的影片，引起我們的好奇心，因此我們對於影響亥姆霍茲木馬轉動的因素進行研究，實驗發現： 1.當聲音的頻率越接近腔體頻率，與腔體共振時，會產生往瓶底方向的推力；聲音響度越大，此推力越大，轉速則越快。 2.腔體容量越小或瓶口面積越大時，推力越大、轉速越快；改變腔體內氣體發現，共振時因氣體逸出腔體的速度不同，而影響腔體的轉動。 3.腔體與轉軸的距離越近或旋轉裝置越輕時，轉動慣量變小，而使轉速變快；其中推力大的沙士瓶搭配更輕的旋轉裝置，轉速可高達112圈/分。 最後我們發現磨砂機的噪音也能讓同頻率的腔體轉動，但推力比單一同頻率小，可見音色也會影響腔體的轉動。

「稻殼」是「稻穀」經過打穀後遺留下來的廢棄物，我們將稻殼進行低氧燃燒形成「碳化稻殼」，並探討利用「碳化稻殼」對於農作物種植的影響，藉由觀察青江菜的生長情形了解碳化稻殼影響土質與作物生長的狀況。 實驗過程可以分為以下五點：(一) 種植前混合土氮磷鉀、導電率、含水量及pH值測試。(二)種植青江菜。(三) 青江菜生長的觀察紀錄。(四)收成青江菜並測量其重量、高度、葉片數。(五)種植後混合土的PH值檢測。 實驗結果發現，在碳化稻殼與土壤體積比例1：3的混合土中，種植出來的青江菜生長的最好，碳化稻殼對土壤的導電率、含水量有影響，但對氮磷鉀、pH值影響不明顯，且發現碳化稻殼在適當比例的調配下，對植物的生長有明顯的幫助。

本研究利用綠豆作為實驗植物，在缺水狀況下，使用不同濃度的阿斯匹靈水溶液灌溉植株，觀察是否會使植物產生抗逆境的效果。我們檢視植株的生長狀況，分析葉子內的蛋白質、總酚、類黃酮等抗氧化物的含量，並且測定清除超氧陰離子、自由基、螯合亞鐵的能力，以及過氧化氫酶的活性，最後量測光合作用光反應及暗反應是否受到影響。實驗結果我們發現不論是哪一個生理指標，阿斯匹靈的處理確實有助於綠豆植物抵抗缺水逆境，並且以0.8mM阿斯匹靈濃度處理的植株較能修復缺水逆境所造成的氧化傷害現象，也對植物內部的生理機制有最好的修復效果。

本研究源自建中100學年度科學班甄選數學科題目，原題只求「和」，本遊戲加入了「÷」和「餘數」，使解題過程多些難度與驚奇。 我們發現數列元素依排序對和的貢獻值呈對稱性，兩旁的貢獻值最小，中間的貢獻值最大，且數列中的各元素對和的貢獻值與巴斯卡三角形出現奇妙的巧合。 「路徑分析」證實了數列各元素對和的貢獻值[ar]＝C_(r-1)^(n-1)是正確而非巧合，同時也提供變形數列（ㄇ型、環型與面型數列）簡易而快速地計算貢獻值的方法。 解開了數列排序對和的貢獻值通式，同時也解開了「分身有數」遊戲的奧秘，原來當「n－1」為質數時，除了首項與末項外，其餘元素對和的貢獻值都是該質數的倍數。