探究精神獎

此研究針對磁力耦合振盪器進行理論建構與實驗設計，在理論建構中，我們先以彈力作為外力並推導公式，與實驗數據擬合後發現擬合參數極具參考價值。將磁力引入系統並推導公式，發現其與實驗數值擬合效果也極好。融合上述公式與參數後推廣出能描述振盪器運動模式之運動方程式，以Python數值模擬發現，此方程式與數據十分吻合且能產生波包與頻率下降等真實情況，故推論該運動方程式是有一定價值的。在傅立葉分析中發現了簡正模之應用，且當磁鐵初始距離越短或磁力強度越大時，振盪頻率都會有所提升，而初始位移不會造成影響。而本研究的成果將可透過一已知磁性量值之磁鐵求出另一板簧上物質之磁性量值，進而應用到新型機械式磁性雙板簧的懸臂磁力計設計。

實驗結果發現膨性流體阻尼球對建築物有最好抗震能力。由混沌擺(雙擺)的光軌與不同長度單擺及雙擺擺動時間比較的兩個實驗，可觀察雙擺的下襬擺動可減緩上擺的擺動幅度，當總長35cm、32.5cm、30cm(上擺長度固定)，較單擺而言可減少擺動時間的比率分別為52.2% 47.7% 38.5%，而上擺能量衰減功率比值依次2.071倍1.875倍1.670倍，推知雙擺上下擺不同擺向、速度，產生干涉波可減少擺動時間與能量。將雙擺原理應用於建築物的流體阻尼球，利用流體特質，模擬上、下不同擺速的雙擺，由實驗結果推得，建築物受定力搖晃時，建築物水平加速度分別為:膨性流體(115gal) <鹽水(172gal) <水(207gal) <僞塑性流體(334gal) <剛性阻尼(346gal)，若將膨性流體應用於超高樓的阻尼球中可穩定建築物，並可利用其擴溶效應，避免阻尼球受外力時引發的變形，以增長使用年限。

我們在生活科技課學到powertech競賽中各種仿生獸的設計與實作，因此發想藉由powertech材料包發展出一種可以攀繩的機械獸—「攀繩猴」。除了探討攀繩的材料種類及繩張力對於其運動的影響外，並且嘗試以各種變因，例如仿生獸的重心配置、攀繩猴的臂展長度、齒輪箱的變速齒比等，測試分析我們設計出來的攀繩猴。接著調整上述變因，來測試攀繩猴的競速、爬坡及負重能力。最後我們希望能攀繩猴在實際擔任救災運具時，能在模擬的惡劣狀況下，發揮其所具有的救災潛能。

空氣的流動會形成風，藉由起風板前進產生的上升氣流，可推動由保麗龍薄片製作的氣流飛機向前飛行。本研究旨在探討影響氣流飛機飛行速度的因素，分別以手持和類風洞裝置來進行實驗，結果我們發現，氣流飛機在起風板上的最佳飛行速度並非單一速度，而是一個區間。不同起風板角度間有共同的安全飛行區間，若飛行速度控制在共同安全區間內，氣流飛機可在所有的起風板角度上安全飛行。另外，氣流飛機在起風板不同位置也會影響飛行的速度，下半部速度最快，正上方成功率最高，本研究建議將氣流飛機操縱在上半部，結合速度和成功率。起風板兩側折角能修正氣流飛機的偏移，讓飛機回正。若將起風板兩側向上折起30度，則可讓氣流飛機飛得更快且更穩定。

透過多次觀察焚火台的經驗，並發現這幾年大家開始採用比較環保的木質顆粒當作燃料， 在這次不斷的研究中，逐步發現自製木氣爐搭配木質顆粒燃燒的效果差異。我的研究共有七個研究目的，分別為木氣爐原理與材料調查、自製木氣爐、探討自製木氣爐外罐口徑大小對木質顆粒燃燒的影響、探討自製木氣爐內罐底層孔洞大小的對木質顆粒燃燒的影響、探討自製木氣爐內罐上層孔洞大小對木質顆粒燃燒的影響、探討自製木氣爐內罐上層孔洞排列形狀對木質顆粒燃燒的影響、經參數優化的自製木氣爐及改良裝置的比較。隨著一次又一次的實驗，漸漸發現一些問題，在實驗中試著改良我的木氣爐，最後藉由數據分析，做出一個最適合搭配木質顆粒燃料的野炊木氣爐。

我們研究的內容，主要探討如何提升富蘭克林馬達轉速的組合，並深入探討多樣實驗項目。而我們也將部份實驗的數據繪製成趨勢圖，一來可看出我們的數據是否合理，二來還可看出我們是否真的有找到最高轉速組合。在實驗八，我們就也因此找到了更高轉速的電刷型式，經轉速測量後發現，與原先的趨勢推估幾乎吻合!這更是確定了我們實驗數據的真實正確性與合理性，也讓我們研究結果更完整。總結實驗發現，塑膠杯上鋁箔紙的大小、長度、寬度等，及電刷的寬度、高度、鋸齒數等都會影響轉速，因此我們從實驗結果歸納出轉速最佳的設計，成功設計出穩定且高轉速的富蘭克林馬達。期望在未來掌握富蘭克林馬達重要設計要素之後，能夠更深入探討其更多的應用。

本研究以五節芒為研究對象，以水為萃取溶劑，取五節芒葉、莖、根、根部土圈等不同部位進行萃取，區分新鮮植株、乾燥植株、割除後生長五天之新鮮植株、割除後生長五天之植株經乾燥處理等四大實驗，合計112個小實驗，以陸生雜草大花咸豐草和水生雜草稗草為受測對象。研究發現將五節芒割除後生長五天之新鮮植株和乾燥植株，葉、莖的水萃取液對大花咸豐草和稗草的種子發芽、植株生長、根部生長有強烈抑制作用。可取五節芒新鮮葉子加水(重量比，葉:水= 1: 2 )，以果汁機打碎研磨萃取，獲得的水提取物，即為【生物除草劑】，可用於田間，進行雜草控制。

因近年來食物浪費嚴重，相關議題已被聯合國納入永續發展指標第12項中，加上國人對健康飲食的風潮，本研究希望應用物聯網，結合硬體的感測、雲端程式架設與手機App技術建構一組健康管理智慧冰箱套件，以減少家庭中食材的浪費。實作研究藉由冰箱食材儲存機構的設計並將ESP32控制板安裝於適當的空間，其存儲機構內之極限開關感測器能即時讀取並傳送食材之種類與時間資訊至雲端介面資料庫，然後雲端程式會依使用者每日活動量與身體資訊，根據衛福部飲食指引與相關文獻求出使用者每日熱量建議攝取值，最後結合冰箱食材與個人偏好進行健康食譜的決策推薦，以達到避免食物浪費與健康飲食之目的，其所記錄的資料亦可作為後續家庭食材管理與個人健康分析依據。

作者利用不同肥皂與綠豆的關係來探討脂肪酸對植物的影響，藉由栽種的綠豆盆栽作為環境模擬因子模擬脂肪酸參雜在土壤後對於植物的生長情形、葉綠素、氣孔開闔率的變化。本研究顯示，不飽和脂肪酸含量高的肥皂會對於植物本體的生長情形造成較明顯的抑制，添加EDTA、CaCl2能修復肥皂對植物本體的生長情形的抑制。本研究自行開發「植物營養自動補充機」，使用 EV3作為控制程式，監控植物生長環境，以水質的三個變因做為監測對象：導電度計(µs/cm)、酸鹼值計(pH)、溶氧量(mg/L)，監控到水質低於下限或高於上限時，透過自動加藥方式 (EDTA及CaCl2 ) 做出相對回應，改變植物水質生長環境。未來進一步研究讓植物修復因肥皂水所造成的生長傷害。

本實驗探討如何於居家環境中進行簡易廢熱利用，以達到節能目的—透過熱水降溫時所釋放出來廢熱，提高冷水溫度，並嘗試熱電效應將廢熱轉換成電能利用。 為了達到冷水溫度上升最多且所需時間最少的效果，我們嘗試許多實驗，最終發現利用保麗龍箱減少熱能散失，且使用少量水做為傳熱介質，再加上抽水馬達促進介質的循環效果最好，最高可在30分鐘內節省超過30%的能源。其他嘗試方法大多也能達到至少10%節能效果。若利用熱電效應回收廢熱，受限於熱電晶片現今技術，其回收效率不甚理想，最佳回收率僅約0.2%。 經以上實驗結果可知，在準備烹煮下一餐前，提早約30至90分鐘進行簡單廢熱利用，即有良好節能減碳效果，為環境盡一份心力。