第58屆--民國107年

本研究探討奈米碳黑砂紙表面之滾動角、接觸角、靜摩擦係數與水滴大小關係。使用防水噴劑、氟素和碳黑處理不同型號之砂紙表面。利用接觸角、滾動角探討其不同表面、不同體積水滴之疏水性差異。斜面法與力感測器則測量靜摩擦係數差異。結果顯示碳黑砂紙上水滴體積越大，水滴的長短軸比值、接觸角皆增加，液滴接觸固體表面積的比例會變小，滾動角也變小。透過砂紙顆粒與碳黑可模擬出如植物葉片表面的突起物與絨毛。根據理論所推得的液滴接觸固體表面積之比例越大，滾動角越大，因水滴與載體間形成空氣層，使水滴較容易下滑。並發現砂紙疏水性最佳的為型號1000之碳黑砂紙，其接觸角145.1度，滾動角3.7度，液滴接觸固體表面積之比例0.13。

探討風靡一時的指尖陀螺後，我們得知轉得久的指尖陀螺需要：1.清洗軸承來減少磨擦力。2.重心平均可以轉得較穩較久。3.施力愈大可以轉得愈久，但或許有極限值。4.指尖陀螺的材質要剛好可以嵌住軸承。5.螺帽距圓心愈遠，轉動愈久。

本研究利用廢棄的花生殼做為隔熱磚的主要原料，以五腳造形為磚體的形狀，運用切割容易的珍珠板設計實驗的模具材料；花生殼經果汁機磨碎後以天然的糯米粉為膠結材料，經由實驗加入50g紅糖、15g明礬可增加防霉效果，再添加30g木屑強化試體的結構，以250g水混合均勻隔水加熱後入模，找出自製五腳隔熱磚的最佳配方；最後模擬隔熱磚的功用，花生殼五腳隔熱磚具有隔絕溫度、由高度墜落具有相當的衝擊耐受程度、耐酸性及不具易燃性之特性，並在隔熱磚表面採用天然礦石的皂土做為防水層的保護，以符合隔熱磚防水的需求。

在本文中主要考慮θi=tan-11/i ,i∈N這些特殊角之間的關係。本文前段主要分別利用相似三角形性質與正切函數和角公式求解一個較大角 θk 拆解為數個角的關係式(使用遞迴關係、迭代式、基本對稱式表示)。後段則延伸探討、驗證其相關有趣的結果、應用等，例如 : π/4=tan-1⁡1/1=∑i=0∞θF(2i+1) ，其中 Fi 為費氏數列的第 i 項、Machin formula、3π/4=∑i=1∞tan-12/i2 。在本文中，我們利用了弳度取代度度量來描述角度並且使用複數、極式、遞迴數列、矩陣、行列式…等數學工具與GSP、excel、python程式等軟體工具，來實作、觀察、整理、歸納、推論與驗證我們的研究。

模擬自然界各種環境形成結晶的差異，以「緩降」晶體最大顆且硬度最大，加磁、加壓晶體最小顆，加壓密度最大。濃度越高角度越大，加磁會擾亂結晶生長而有各種角度，晶形不規則。緩降、加壓、加磁有助於晶體顏色變深，低溫顏色最淺。雙溶質溶液抑制雙方結晶生長，使雙方晶體都變小顆，雙晶重量也均降低。單晶體積均大於雙晶體積。飽和雙結晶硫酸銅晶量約60%多於明礬結晶量約40%。在緩降、急降、加壓下，包心結晶外圈雙結晶均為硫酸銅結晶量多，晶量多當外圈，晶量少當包心，即為「外晶銅、包心礬」；以「緩降」外圈晶最大顆。加磁無法幫助包心結晶。回收液再製晶明顯比新製晶的體積、密度和硬度均小、顏色淡很多，廢液經處理後無毒性可排入水槽。

搭火車於火車交會列車時會感受到左右晃動，好奇這是如何發生的，查閱了相關文獻，發現白努力定律與康達效應的解釋不同。所以我們設計模擬實驗：兩車一靜一動、兩車交會、兩車同時前進，觀察其發生的現象，並利用白努力定律以及康達效應進行推論，解釋錯車時車子晃動現象。實驗結果發現：當車子通過另一靜止的車子時，會先向外側晃動；同向前進的車子，會向內側晃動；反向交錯前進的車子，會向外側晃動。我們得到的結論是：發現白努力定律未能完全解釋錯車時車子晃動的現象。若以康達效應則較能解釋。

本研究透過多點、減量、加深的取樣模式觀察基隆外木山沙灘所受的塑膠微粒汙染，發現外木山沙灘塑膠微粒汙染主要是因為外來填沙所造成的汙染。也發現潮汐與離岸流會造成潮間帶顆粒大小不同的塑膠微粒分布的差異。潮間帶的微塑膠粒數量比非潮間帶少很多，可見少掉的塑膠微粒很可能經由洋流帶入海洋。因此沙灘的塑膠微粒汙染，帶給海洋生物生態的影響是無法避免的。而非潮間帶的塑膠微粒顆粒的大小，也會有不同的分布。我們建議應該對外木山沙灘塑膠微粒汙染做長期監測，以瞭解被塑膠微粒汙染的沙灘，其塑膠微粒如何進入海洋，為海洋生態保育盡一份心力。

為了讓安全更有保障，我們在物理課及創發社中找到實驗題材，並設計與製作實驗模組。首先，前置實驗以雞蛋、高爾夫球與石頭的自由落體撞擊受力的情形，選擇適當實驗物體，並以其重力值作基準；其二、各類緩衝材料（泡棉、記憶枕、保麗龍、非牛頓流體）在不同厚度與不同高度下的吸收撞擊之實驗與探討，並分析之間差異；其三、探究固體實驗材料在兩種素材相疊在一起是否有加乘緩衝效果；其四、於兩材料間利用保麗龍、鼻涕蟲及磁鐵製造緩衝空間，觀察其影響；其五、用得到的實驗數據及簡單物理概念，應用在生活中。本實驗期望藉由結合簡單材料發揮最大效用，提供社會大眾製作相關防災及防護器具之參考，建立全方位的守護措施，以保障人民的生命安全。

本研究利用魚鱗含豐富的膠原蛋白和氫氧基磷灰石，製成生物可分解塑膠，實驗過程利用廢棄魚鱗作為原料，加熱後製成魚鱗塑膠，其耐熱度、耐重性、平行拉力及生物可分解性都不錯，但成品質地較硬且空隙較多。為改善其結構，添加海藻酸鈉，解決純魚鱗塑膠無法完整密合的缺點，魚鱗海藻酸鈉塑膠耐熱溫度可達160度，耐重性及平行拉力可承受大於6公斤，置於水中三天不被溶解，且生物可分解性佳，7天後可達100%分解。另外添加明膠改善魚鱗塑膠的物性及緻密程度。彈性較佳、耐熱溫度可達170度，耐重性及平行拉力可承受大於6公斤，生物可分解性佳，但其疏水性較差。三種生物可分解塑膠比較後，魚鱗海藻酸鈉塑膠在各方面的物性表現較佳。

本設計利用了應變規(Strain Gauge)的原理去製作一台可以量測拔河時繩子兩端的施加力量值，本設計採用的原理是當應變規受力時其電阻值會因為不同的力量而產生不同的應變的變化。進一步地，本設計的準確性也進行了校正。透過拔河繩拉力所產生的應變造成電阻變化，來轉換成力量數值，而利用自已設計製造的夾具，放置在拔河繩上並固定在繩子的兩側，分析其應力應變和受力狀況來測出力量值。本設計只用簡單的應變規、電子顯示器和電子零件，低成本、簡單構造的設計來達成本研究之目的，來解決拔河過程中比賽的兩隊平衡力之顯示，使拔河更增加樂趣，增加拔河的趣味性、數值化。