第58屆--民國107年

我們透過野外及自製觀察器的方式觀察臺灣八星虎甲蟲幼蟲獵捕螞蟻，並分析其生物力學現象。研究發現幼蟲獵捕螞蟻分成「埋伏」、「彈出」、「拉回」三個步驟。所展現的生物力學如下： 一、 埋伏時採用多支點分散重量策略：透過上唇、前足(*2)、第五腹節(倒鉤)及腹部尾端等五個構造做為支點，讓幼蟲能長時間埋伏在隧道口。 二、 獵捕螞蟻時採變形彈力策略：幼蟲等螞蟻趨近至0.84公分時，快速拉直6-10腹節，藉此產生變形彈力，將頭、胸及1-4腹節以10.221公分/秒的速率彈出隧道。 我們觀察到第五腹節倒鉤可能在幼蟲彈出隧道時扮演重要的施力角色，因此目前正設計實驗進行觀察驗證，期望在國展競賽時能導出實驗結論，分享給對此議題有興趣的研究者。

圓周上相異n個點，將圓周分割成n段弧，每次每個點沿逆時針方向變換成與下一點所成弧之中點，若某點經m次變換後回到初始點，則m的最小值以及m的所有可能值為何？我們發現，m的最小值為n+2。更進一步發現，m的充要條件為m≧n+2且m≠kn-1, kn, kn+1，其中k為正奇數。接著，我們將問題一般化，圓周上相異n個點，沿逆時針方向變換成與下一點所成弧之p:q處，若某點經m次變換後回到初始點，則m的最小值以及m的所有可能值為何？同時，我們也針對n個點具特殊初始位置座標來研究其回歸性質。

本研究取火龍果皮萃取色素，進行物理性質、抗氧化性、金屬離子反應、加工條件試驗，應用於食品加工製作，並且行官能品評。結果顯示，樣品pH 5.0~5.6，糖度0.6~1。Brix。清除DPPH自由基能力92.55%，大於12.5 ppm的VitC、相當於339.37 ppm BHT及361.87 ppm BHA；萃取液還原力相當於175.48μg/mLBHT；類黃酮含量27.97μg/mL Quercetine；總多酚含量162.23μg/mL Gallic acid。取1mL稀釋16倍萃取液，加入16種金屬溶液20滴(1 mL針筒)，其中10-2 M Ni、Cu、Hg、Pb、Fe3+金屬溶液產生變色或褪色現象。將樣品控制在pH 6.0於100℃中分別加熱1、1.5、3及5分鐘，測量A538殘存率分別為83%、80%、74.5%、59%。湯圓及紅龜粿添加萃取液接受性各為71.43%及64.29%。顯現樣品應用的可行性，可增加健康、自然環保，及提高農民經濟利益。

本研究基於機器人能取代人類作危險且重複的工作為觀點出發。探討擦窗機器人的設計結構及操控程式，利用Arduino控制板，結合馬達、感測器、支架及輪子來驅動。完成主體後，再以三階段的控制研究:移動測試、使用者操作、智能感知逐步達成擦窗戶機器人的自動化及智能化。在吸附方式上使用自由度較高的磁鐵，透過吸附在玻璃的力量加上移動來擦拭、清潔。製作過程中，逐一測試機器所需的不同物件，透過各種資訊軟體作模擬及設計，最終完成此智能擦窗機器人的雛型，希望藉由此研究達到拋磚引玉，讓更多科學愛好者共同投入機器人研究的學問中。

垃圾桶在日常生活中廣泛應用，種類也越來越多，垃圾桶最常運用的方式，是透過紅外線感應來打開或關閉垃圾桶蓋，以防止垃圾桶發出腐臭味。本裝置可以自動壓縮垃圾，以達到節省專用垃圾袋的使用量，並利用溫度感測器、煙霧感測器、瓦斯感測器及超音波模組，以達到環保垃圾桶最佳化。本裝置採用ATMEL電子公司，所產生之單晶片微控制器(ATMEL AT89S52)作為中央處理模組及Arduino作為控制模組，並利用Wi-Fi通訊模組(ESP8266)，並將資料傳送雲端(thingspeak.com)，可使用智慧型手機連接雲端資料庫，以達到資料分析與管理控制，以達到環保的目的。

本研究利用各項熱性質與舒適性來比較市售涼感衣的優劣，包括熱傳導、熱擴散、熱吸收、Qmax值、吸水性和彈性力，接著比較各纖維差異。比較完後本團隊開始思索如何使涼感衣更涼爽舒適。而市場上的複合功能衣物，如GORE-TEX®布料的透氣排汗與防水功能是利用多層布與薄膜的組合達到效果。受到啟發後開始進行涼感薄膜塗佈實驗，主要是添加涼感礦石粉體於DPU中，再塗佈於織物上。為多方比較，設計了塗佈不同厚度及添加不同比例涼感粉體的實驗組，每一組再進行熱性質和舒適性實驗。最後比較涼感效果、舒適性與經濟效益等各項實驗參數組合，結果顯示最佳條件為：塗佈厚度100μm涼感粉體15wt%。被覆涼爽織物未來可用於春夏季之外套、長褲、床罩、枕頭套、坐墊與躺椅等用途。

一般在繪製2D逐格動畫時，在真實與誇張之間要拿捏一個好的平衡點相當不容易，尤其是當您不熟悉物理力學原理時，在運動軌跡的決定上就會毫無依據。此研究藉由對於物理力學原理的探索，思考哪些理論是動畫世界中仍然必須依循的，整理與推導出幾項實用的公式，並將公式寫入Excel表格，利用圖表的方式顯示出符合物理原理的運動軌跡，提供做為作動畫時參考的準則。我們完成的Excel表單，可以稱為是初級版的2D的動畫物理引擎工具。實驗利用兩組動畫的比較，一組是在自習物理力學原理前繪製的，當時完全憑經驗與想像；另一組則是靠我們製作的工具輔助才繪製完成的。可以看出後者的動畫作品不但不失原本的生動感，且動作更流暢並令人信服。

本研究以不易理解的南管音樂為主軸結合黃金比例，嘗試用科學方法解釋被稱為外星音樂的南管樂。不少中世紀的科學家研究過科學與音樂間的關係，也針對南管樂探討，設計多種方法驗證，推算比較各項比值是否符合黃金比例，並運用數值標準化、圖形化分析及電腦軟體輔助，設計出南管推廣APP。此研究中，我們使用多種方法檢測，發現南管音樂20首、古典音樂、流行音樂各10首中，符合黃金比例百分比分別為：50%（10首）、50%（5首）、60%（6首）。也得到經典樂曲符合黃金比例值頗高的結論。最後，我們利用實驗中較為可行方法製作南管推廣APP，除了讓南管老師在評分上有科學化的數據參考，也希望讓更多人接受特殊的南管音樂。

本實驗研究蕈菇如同植物具有「向地性」，蕈柄生長過程受到地心引力刺激會產生「背地一站」現象。我們利用柳松菇太空包以倒立方式發現蕈柄彎曲角度可超過150度，彎曲生長主要發生在距離蕈柄頂端20-30%處，因為近地側細胞生長相較遠地側大約有2倍長度的差異，和遠地側有較大的重力生長曲率，造成蕈柄得以發生背地彎曲；當完全切除蕈帽則無法表現「向地性」，我們推測蕈帽和蕈柄間的細胞似乎可以感應重力刺激，使蕈柄得以「背地一站」以利散播孢子。我們進一步自製離心器，以旋轉方式改變重力場強度，發現蕈菇子實體「向地性」表現強度產生改變，我們期待本實驗的重力向量對蕈菇發育的基礎研究可以應用於失重的外太空培植之可能價值用途。

「上完美勞課，桌上這麼多小碎紙！要是有個吸塵器該有多好！」我們開始查詢資料，雖然在四年級時學過安裝馬達和扇葉，卻沒有做過吸塵器。引發我們的好奇心，真的可以產生吸力吸取同學的小碎紙片嗎？歷經試做修正，最後做出可用鋰電池充電的吸塵器！也讓我們更明白吸塵器的原理。獲得以下結論： 一、 12V馬達比3V玩具馬達好，吸力較強。 二、 扇葉較厚空氣擾動較佳，折角朝下會產生吸力。 三、 排氣孔要多，空氣較易排出。 四、 瓶身高度與產生氣旋半徑有關，但愈低吸力愈強。 五、 電流正負極連接都會使馬達旋轉，旋轉時扇葉折角在後才會產生吸力。 六、 加濾網和吸塵器長管是吸塵器的阻力來源。