探究精神獎

戀家的費波那契

本研究將費氏數列F(n)前n項賦予正號或負號,再從第1項累加到第n項,找出過程中依次累加後的絕對值之最大值,並將這些最大值的最小值(最短最遠距離),寫成數列M(n)。經由R軟體運算的結果,我們找出一種可走出最短最遠距離的規律性走法,並推得每六項相關之數列M(n)與F(n)的關係式。 接著推廣至類費氏數列F'(n)(F'1=s,F'2=t),分成s = t、st 三種情況來討論。當s=t=m時,則新關係式恰為原關係式之m倍。當st時,則隨著s值所在區間的變動,會影響M'(n)與F'(n)的關係式。 最後延伸至廣義費氏數列F'(n)(F'(n+2)= p*F'(n+1)+q*F'(n),s=t=1),分成p=q、pq 三種情況來討論,並推得每六項相關之數列M'(n)與F'(n)的關係式。

數位彩色參數測量溶液性質

本研究探討溶液顏色與色彩參數RGB 值關係,在測量裝置開發上:光源上採用平板螢幕發光,讓試管色彩數值均勻,也可調整入射光強度與種類。在容器上,以方試管改善圓試管的不均勻吸收。以五層(長)試管,驗證多層數、高濃度,對應RGB 值會規律下降。所設計的裝置與手機 colormeterapp方法,可即時、簡單地測量方框內色彩參數平均值。以上設計已成功提供有色化學反應研究。 以此新設計,研究6 種指示劑酸鹼變色,將指示劑分類,並找出分子結構與 RGB 值關係。也成功應用在化學反應速率測量上。這發展出的方法裝 置,能應用在生活上,藉由將色彩變化定量,來解決許多問題。

滾滾沙塵~探討不同因素對土石崩塌的影響

本研究透過資料蒐集了解臺灣邊坡土石概況,得知臺灣約有50%的土地,坡度都在40°以上,山坡多且地勢陡峭,因此山坡地災害層出不窮。 經設計實驗探究發現:泥沙適量含水可以增加安定角,使泥沙在坡地上較不易掉落,實驗中以顆粒0.21-0.42mm的中砂安定角最大。而混合不同顆粒大小的泥沙及有坡腳的山坡地也可以增加坡地的安定角。當山坡屬順向坡時,土石較不穩定,而加設岩錨可以增加土石的穩定性。 另外,發現震動次數越多及震動力量越大,泥沙掉落量會較多;當山坡坡度達到約35°時,地面震動會有較明顯的影響,土石掉落量也會較多。 最後建議:在順向坡位置,或地震發生頻繁、交通流量大及超過35°坡度的山坡地附近都較可能出現土石崩塌情況,應適度做防範。

穿越龍宮寶庫

西湖鄉金獅村龍洞溪附近出露的岩層,可以見到分佈非常密集的海膽化石,該岩層為更新世的頭嵙山層,屬於臺灣較年輕的地層,且位於通霄背斜軸與銅鑼向斜軸之間。根據野外調查發現這些海膽化石層大多介於泥岩層及其上部的粉砂岩層之間,並沿著岩層傾向北偏西78度傾角2度延伸分佈於河谷兩側。 透過分析發現,沉積物淘選度好,搬運距離近,海膽化石全是奇異掘沙錢,其受環境影響而有不同顏色,由露頭處估算,消失在河道上的海膽化石體積至少53.37立方公尺,另貝螺類化石也豐富。 綜合各項證據本研究認為研究區海膽化石密集處,其成因可能是氣溫上升與經風暴海水帶到海底沉積,再經地殼隆起而於陸地上,但因岩層沉積物膠結狀況差,顯示海膽化石未經深埋。

石灰岩的華麗轉身-不同化石密集層特性與鐘乳石形成之探討

本研究主要是針對牛山-龜重溪河床生物碎屑石灰岩層、六甲地區-水流東扇貝石灰岩層、高雄田寮區-大崗山生物碎屑石灰岩層與花蓮秀姑巒溪口-紅色生物碎屑石灰岩層四個不同化石密集層所形成的石灰岩層進行野外調查,並採集現場標本進行後續實驗。首先是透過鹽酸溶蝕來確認四個位置的碳酸鈣含量比例,發現大崗山與牛山石灰岩的含量非常高,而由文獻知道透過鎂含量可以判斷古環境氣溫的高低與海水鹽度的變化狀況,所以進一步由成分分析儀器來定量出四個位置的鎂元素含量,並推測出四個地區古環境氣候造成生物大量死亡的原因。題目中的石灰岩的華麗轉身指的就是鐘乳石,所以報告最後嘗試探討天然鐘乳石的形成機制與製作出紅色-類鐘乳石的樣品。

環境永續螢光碳量子點於太陽能電池之應用

有機太陽能電池(OSCs)因製程簡單、可撓性高及成本低等特性而備受矚目。本研究除了致力於提升OSCs的元件效率之外,亦將聯合國永續發展目標(SDGs)融入研究之中。為了符合永續發展的精神,本研究以生物可降解、安全無毒以及生產便宜的永續材料,來取代目前OSCs所使用的環境有害及難以回收之材料與製程,讓OSCs從材料製程端就符合SDGs的技術發展與產品應用趨勢。台灣桂竹、功勞葉植物及菠蘿均是台灣盛產常見之天然植物,將其利用於製備螢光碳量子點作為OSCs中界面優化材料,能有效降低電子傳輸層之表面粗糙度、界面缺陷及串並聯電阻,讓OSCs元件的效率提升。研究結果顯示,菠蘿螢光碳量子點具有優化氧化鋅電子傳輸層特性的最佳能力,能使OSCs的光電轉換效率由12.76%提升至13.99%。

浮屋減振定錨設計之研究

本研究目的在找出浮屋定錨系統最佳避振的懸吊系統裝置方式。研究發現串接的定錨設計方式,且上重下輕能有效的減少晃動。在水深度不深的情況下,水下的懸掛物越重(但不可超過浮力)、越深,並且放置在與波前垂直的重心線兩側可以減少許多水平方向的衝擊。經過實驗數據的檢視與物理駐波的討論,發現串接的懸吊系統其懸吊物擺放在節點處可以大大的降低晃動。本研究依據物理公式v=√(F/μ)與v=fλ推算出懸掛物的節點位置,實際安裝後減振率達50%以上。振波藉由繫繩傳遞能量,而配重的定錨在節點處提供繩張力並且穩定的振動,利用繩的振動來消耗振波的能量,繩上的浮球可以降低繩張力並增加振波能量的消耗。文末並提出其他減少晃動的可能性建議。

洞察號探索-火星非地震訊號分析

洞察號自2018年登陸火星,累積了大量的震動訊號也高頻率採集持續性的天氣資料。本研究以分析非火星內部地震引發的震動訊號為主,找出天氣變化對非地震訊號的影響,或其他可能引發非地震訊號的因素。以Python進行資料分析後顯示無論白天或黑夜,2~7 Hz頻率範圍會出現數個峰值,比對風逐時變化得知除2.4 Hz的訊號外,大多數是地表以上的風引起登陸器或太陽能面板搖晃導致。在季節變化方面,SEIS於火星夏季夜晚記錄到的震動訊號相對白天少,應該是夏季白天受熱對流旺盛使擾動多,導致非地震訊號頻率頻繁。而火星冬季受沙塵影響,夜晚的非地震訊號與白天差不多,甚至超越白天,同樣在2~7 Hz出現數個峰值,但強度不同。

內分、外分、垂直分,怎麼「分」都好「正」!

1.在正n邊形中作內角k等分角線、外角平分線和原邊上作k'等分垂直線(K,K'>2,K,K'∈ ),這三種直線經各自相交或兩兩搭配後相交得到五種相似正n邊形,其邊長、面積會與原正n邊形間存在規律的關係一般式。 2.承1,內角k等分角線與其外角平分線之交點會連成內外分角正nk邊形,滿足邊數n和k的特定關係式時,才能作出此種正n邊形。 3.原正n邊形的邊或其延長線,恰可平分內外分角正nk邊形和外角邊垂正nk'邊形的邊。 4.內分角正nk邊形、邊垂正nk'邊形和內角邊垂正nk,k'邊形皆會出現五點共圓的情形。 5.承1的五種正n邊形會出現旋轉,其旋轉角度與n、k、k'有關,並有一定的範圍。

平行金屬板電場對白莧種子萌芽及後續育苗之影響

本實驗目的為「探討平行金屬板間之靜電場,白莧種子在其內萌芽及後續育苗之影響」,以2V/cm、4V/cm作為在電場下培養的實驗組,0V/cm作為在一般環境下對照組,分別記錄第一天至第四天之累加發芽率,以及第十天至第十五天之累加出葉率。實驗結果發現,電場愈大,成功發芽的機率較高,且有助於加快白莧菜之生長速率。