第59屆--民國108年

在影片中，看到有人將瓶蓋像棒球一樣投出轉彎變化球，我們想知道瓶蓋棒球轉彎的原理。設計利用橡皮筋將瓶蓋彈射出去的發射台，並嘗試瓶蓋正、反兩面的飛行效果。我們發現瓶蓋飛行穩定的主要因素是旋轉。利用長短橡皮筋模擬右手食指彈射左右施力不同造成的逆時針旋轉。也實驗不同仰角發射，發現正面在5~10度的飛行效果最好，反面則是5度。而且逆時針旋轉的飛行路線是右傾斜的偏右弧線。交換長短橡皮筋的位置，變成順時針旋轉，飛行路線相反。將發射台的左、右傾斜角度調整為10度並將仰角設為15度，也發現瓶蓋彈射出去時，受發射面的傾斜方向影響偏向，左傾多偏左方，右傾多偏右方，但是不同的旋轉方向可以跟檯面的傾斜方向抵銷，將斜飛行狀況變成平飛。

我們好奇影響捕霧網集水過程因素為何?使用超音波霧化器搭配風扇模擬霧氣，在壓克力箱中放置捕霧網進行實驗。秤量製霧箱所消耗的水，配合捕霧網集得的水量，即可得回收率。實驗結果為①三種不同材質網子中，疏水性高的不鏽鋼網回收率較佳。②不同網目單一網孔最短邊長度大於0.5mm時，網目多會增加回收率：24目較16目高出6.7%；網孔過小，會降低回收率，複雜編織的針織遮光網亦相似。③長形的網孔或複雜編織的網子，架設方向會影響集水效果。垂直向長度大於水平向，有利水珠滑落，能提升集水效果，最高可增加約5%。④使用疏水塗料塗佈在垂直向的網線上，間距2.7mm，可提升7.5%的回收率。高集水效能捕霧網具備吸附霧氣多、水珠增長時間短及滑落速度快的特性。

本研究源於暑假製作的愛玉沒有結成像果凍，因此，進行影響愛玉結凍的研究。結果如下： 一、愛玉的種子夾雜一些碎屑，碎屑可以結成愛玉凍。 二、奮起湖愛玉種子，產生的膠質面積最大，野生的愛玉種子，產生的膠質面積最小。 三、熱水讓愛玉凝膠物質產生快，因而熱水結凍較快，冷水較慢。 四、逆滲透水可以讓愛玉子結成凍，推測愛玉碎屑具有離子。 五、攪拌太快或太久，愛玉中的抑制物質產生，導致無法結凍。 六、真假愛玉分辨：碘液試驗法，假愛玉遇到碘液會變成藍黑色，真愛玉黃褐色；透光度法，假愛玉透光度較大，真愛玉透光度較小；軟硬度法，假愛玉較硬，真愛玉較軟；加熱法，假愛玉加熱後融化成液體，冷卻後又凝結成凍。

本研究首先製作「蔬菜紙吸管」，其耐水性及吸飲功能不佳，改以海藻膠製作吸管，經歷多次改良後的「第三代海藻膠吸管」其質地近似塑膠吸管，但吸飲功能仍然不佳。接著，以海藻膠為膠著劑；紅茶粉為骨材，成功製作出耐水性、吸飲功能較佳且可散發紅茶香氣的「紅茶吸管」。提高添加紅茶粉之比例，能有效提升吸管硬度，可應用在飲料封口膜之戳入，在冰水、熱水中均可長時間維持吸飲功能，製作大口徑「紅茶吸管」，可輕易吸飲波霸珍珠，徹底解決吸飲波霸珍珠之難題。自製擠出成型機械，可控制出料速度維持穩定，在滑軌上以直線移動，可製作出粗細一致且筆直的吸管，最後試製綠茶、咖啡、檸檬等調味吸管，均會飄出天然原料之香氣，頗具商品化之潛力。

本研究使用鋁板探究快速解凍法，利用熱傳導，嘗試排水導流和增加接觸面積；利用熱對流，使板面立體或加裝風扇，增加空氣對流，解凍速度再升級，自製出第一代魔力解凍板，並且改良研發第二代魔力解凍板成為綠色環保產品。我們發現： 一、鋁板厚度達2mm時，解凍速度可增加5~10倍，但持續加厚解凍效率趨緩。 二、「孔洞導流鋁板」兼具排水與接觸面積的優點，因此解凍速度優於其他鋁板。 三、增加冰塊與鋁板的接觸面積可以加速解凍，最佳解凍板組合為上層4mm下層2mm，解凍速度較單層快2.3倍。 四、第二代解凍板使用鋁扁管與第一代解凍板使用風扇之解凍效果相當。 五、第二代解凍板解凍豬排的速度優於市售解凍板，較自然解凍快11.5倍，低於平均市售價格達1707元。

本文我從文獻已有的布洛卡三角形及其三種變換出發作各種推廣。首先將布洛卡點在三角形內的情形推廣至多邊形，發現並非任意多邊形皆存在布洛卡點。我發現了存在布洛卡點的充要條件，及布洛卡角、邊、面積的關係式。然後探討四邊形的情形，發現存在正、負布洛卡點的四邊形皆為調和四邊形。接著將文獻中三種布洛卡三角形的變換整併為更具數學風味的旋轉與伸縮變換。再以此方法為基礎，發現一系列布洛卡點、外心間的幾何性質，同時進一步推廣至多邊形，其中美妙的結果是：從任意布洛卡ｎ邊形出發的ｎ條全等的等角螺線皆會收斂至布洛卡點；最後，本文最驚艷的發現是：所有存在正、負布洛卡點的ｎ邊形，其頂點皆為正ｎ邊形的頂點經過反演後的反形。

本研究旨在探討環境濕度、聲音分貝大小及PM2.5濃度是否會影響植物的蒸散作用。已知植物蒸散作用旺盛與否與植物葉面上、下表皮(溫度差異)大小有關。本研究除了利用顯微測量技術測量茉莉氣孔的大小之外，並利用自製物聯網溫度分貝儀進行茉莉與番茄葉片表面溫濕度、聲音分貝大小及PM2.5濃度約六個月之數據收集。本研究將已搜集之資料經分析後，獲得以下結論：(1)當聲音(分貝大小)達到特定範圍時，植物葉面上、下表皮溫度差異會變大；(2)當環境濕度變高，植物會因氣孔變小，溫度差異變小；(3)環境中PM2.5的濃度和植物的蒸散作用間則無關聯性。根據結論(1)，本研究結果推論植物有小小的耳朵。

本實驗將台灣的海產廢棄物「牡蠣殼」磨成粉末後，進行鍛燒前後之比較，研 究其是否可作為環保材料之可行性，實驗結果如下： 1. 將牡蠣殼粉製成吸油再生紙：我們自製工具控制厚度，做出厚薄一致的再生紙，並測試其吸油量、耐熱與保溫程度，研究顯示其具有極佳效果。 2. 重金屬吸附：我們嘗試自製油甘子萃取液的沒食子酸作為綠色試劑，並發現其可有效檢驗出鉛離子與鐵離子，而牡蠣殼粉可成功吸附重金屬。 我們希望能夠從創新出發，用愛心做環保，讓廢物變黃金，永續我們的美麗家園。

本研究利用回收寶特瓶、廢棄CD及重複使用的鐵條設計好玩的水火箭車，藉由高壓氣體將水推出瓶外，形成水火箭車行駛的的動力，從實驗中找出空氣與水的比例、打氣壓力、輪胎寬度、大小與胎紋(摩擦力)……等對車子行駛的影響，探究能讓車子行駛最平穩、快速的最佳條件。研究結果發現：水量在350cc、空氣壓力120psi，水火箭車具有較大的動能；輪胎CD片數愈多、輪胎直徑愈大及止滑膠帶材質(摩擦力愈大)，皆會影響車子行駛的路徑及穩定性。 為了符合水火箭車創意設計競賽，從最佳行駛條件中去設計多款節能環保的創意水火箭車，經過不斷創作與改良，終於創作出一款符合競賽規則、節能環保的水動力概念車，也激發了另一個研究靈感，是這次科展最大的收穫。

本文將一道組合問題可能的方法數製成正方形表格，以「巴斯卡正方形」命名。將此正方形內的組合數同餘若干自然數後，觀察及歸納其結果。 同餘後不同的餘數配予不同顏色，產生一些特別的圖形，例如：「教大中庭系列」及「棋盤格系列」。我們研究了這些圖形的規律性以及對各個餘數的個數進行計數。 我們利用Lucas’s Theorem及(1+x)n 展開的係數搭配乘法原理來做計數的工具，並且研發了一個算式用於計算任意組合數被質數的次方同餘後的結果。