第59屆--民國108年

本報告研究掛在桿上之一繩，繩的兩端掛不同質量的物體，當重端釋放時，輕端繞桿運動的情形，稱之為旋繞擺。藉由對其進行力分析，推導出運動之方程式，再以程式Vpython模擬重端下滑長度以及動畫，以用來比較在實驗中，不同變因下，如質量比、橫桿半徑、繩長及動摩擦係數的運動狀況。 研究發現，不同變因的確會影響重端之下滑長度，且實驗和模擬結果相當符合，所以可利用程式來模擬極端狀態（如質量比極大、橫桿半徑極小）之實驗數值。

本研究旨在探討由0與1組成長度為n的二元字串中滿足000-子字串數和111-子字串數相同（稱為平衡）之排列方法數。我們從3個面向來探討：一、首先將直接推導出之算式，輸入python計算在各種n值下，觀察平衡與非平衡字串個數之規律性；二、接著我們發現非平衡字串個數在000-子字串和111-子字串之差值為一固定形式時，不同長度之字串符合個數會形成一階差數列，我們對此猜測提出證明並嘗試利用此性質推導出二元 3 平衡n字串個數之一般式；三、最後探討二元 3 平衡 n 字串個數之成長速度，推論當 n 值極大時，其個數會以趨近2倍速成長。同時，我們也將3平衡推廣至r平衡，提出一些相關的結果。

發現內凹空心紋路一開始會降低風速，寬度超過一定比例會讓風速緩慢提升，而外凸空心紋路發現寬度越高流速越慢;空心凹紋範圍越大流速越快，空心凸紋範圍越大則流速越慢;而紋路深度越深流速越慢，其中凸紋越薄時康達效應越明顯，越厚反而是亂流越明顯;形狀的部分針對凸紋，發現空心形狀紋路球側流速大小為正六邊形 > 正方形 > 星形 > 正三角形 > 圓形 > 正五邊形 >，實心流速則為正方形 > 正三角形 > 正六邊形 > 圓形 > 星形 > 正五邊形。 而球體受風角度越大，其側面流速越快，導致球頂流速變慢;球體越大亂流越明顯且球側流速會越慢;環境空氣溫度越高，因空氣密度變小，讓側面流速變快;空氣振動頻率對有無紋路影響不大，但頻率越高，其流速變化越穩定。

我們想瞭解如何做出較市售成本更低廉、且材料容易取得的導電筆。在經過蒐集文獻並嘗試製作後，我們決定將目標訂為導電膠的製作。在嘗試幾種粉末導體後，發現石墨粉效果較其他金屬粉末為佳。我們也嘗試使用不同種類、不同比例的有機溶劑及膠類，發現聚乙烯樹脂（PVAC）製成的導電膠效果最佳，其次是保麗龍膠，且當石墨粉的量為4平匙時，膠的量約2～3克為佳。另外有機溶劑在實驗中會影響到粉末與膠的結合，溶劑量太少時，導電膠便無法形成易塗抹的膠狀。最後我們經過電阻值、導電照度、風乾時間、塗抹順暢度等條件，來選出我們製作出最佳的導電膠比例，比例為「石墨粉16平匙、甲醇16毫升及PVAC 20克」。

政府歷來致力於科技農業的發展，結合學術單位與民間團體，共同研發新的農業技術，我們雖只是國小階段，一樣可以結合科技解決家中農事的困擾，學生發現農民驅趕麻雀的方式並不十分有效，且在網路上搜尋到可利用雷射筆來驅逐麻雀，便決定製作出全自動的驅鳥裝置，為顧及環保與方便性，決定利用太陽能供電，以達到省能源、省人力的目的。 從草創到成品，做了三次變更，期間提升了供電系統，使蓄電時間少於持續用電時間，也檢視出雷射筆直射效能優於反射效能。使其具備穩定的太陽能供電，且透過直射可使影響範圍達約半徑120公尺的圓形面積等特性，期望此裝置能成為輔助農民驅逐麻雀的利器，甚至未來解決大樓或廊道鳥類築巢製造髒汙等問題。

本研究比較各類抑制白華之方法，並在實驗中調整之配比，探討這類變因對於抑制白華之影響，實驗出抑制效果最佳之試驗組別，確實改善磚牆產生白華之問題，另針對磚品級及水灰比，探討出其因子是否與白華生成有直接關係，在實驗中我們砌出三磚七皮的磚牆並置入四種抑制白華之方法，分別為：純水泥砂漿、低鹼水泥、黑糖水及撥水劑。

高中介紹各種反應的速率比較，但卻缺少實際觀察各種反應快慢的方式；本研究發現，可藉由連續導電度測量，從導電度的變化曲線中，觀察到各種離子反應在過程中的離子變化特徵，也可以找到準確的反應終結時間，並做定性及定量上的運用。文獻曾以硫沉澱的濁度，測奈米硫的反應速率，但此法測的是氧化還原與沉澱速率之和；但由連續導電度圖，則可單純的得到氧化還原反應的速率。透過取樣時間的適當設計，可觀察到每種離子反應的導電度波動都很獨特，相同的離子反應，導電度曲線的起伏很相似，可做為鑑別離子反應類型之用。從秒錶實驗的導電度圖中，還可看出兩個反應機構的交替過程。在反應速率的研究及教學上，連續導電度法提供了簡便而準確的方法。

本報告發現尼龍於乙醇鈉溶解成液狀。由1M醋酸滴定尼龍乙醇鈉溶液實驗，得知尼龍單體與乙醇鈉反應莫耳數比1:2 ，說明尼龍單體的醯胺分子都被乙醇鈉打斷而成液狀。將 1 公克尼龍分解所需氫氧化鈉為1.12公克及乙醇20毫升、最佳分解溫度85°C。在添加不同黏著劑實驗:我們發現透明膠水加入與尼龍乙醇鈉溶液中的交聯作用成膜。自製回收衣料稻殼複合膜配方:尼龍1公克加氫氧化鈉1公克、 乙醇20毫升及1.5公克稻殼粉與3.5公克透明膠水(聚乙烯醇PVA)。測試複合膜隔熱效果:暖暖包初始平均溫度45.14℃→降為30.9℃。複合膜25分鐘後的降溫效果14.24℃。隔音實驗中自製複合膜產生了平均6.67分貝的減音效果!

觀察水在落入液面時，會產生浮在液面上的液滴，進而產生了研究動機。經過有關是否為浮力、表面張力、靜電力的實驗證明後，發現水滴是透過管壁與水珠落下時摩擦產生的電荷落入液面累積後再與新的水珠產生同性電相斥而造成此現象，並再透過強制帶電、操作流速、高度、液滴大小、液面面積和不同食鹽水濃度，發現這些因素也會對現象發生以及穩定發生時間影響甚鉅。

『冒泡的美』引領我們進行一系列泡膜力學探索。泡膜形狀的變化，因操作變因而隨之改變。本實驗我們採用攝影方式，截圖分析、觀察與測量。實驗分:一、兩鐵絲線圈間開放泡膜的拉鋸，觀察泡膜的形狀改變；二、單一封閉柱狀泡膜在上下出接口間改變垂直間距，觀察泡膜曲率半徑變化相關性。探討得兩鐵線圈直徑與兩泡膜間最小圓徑的關係式1/R1+1/R2=1/D，是為開放泡膜力學平衡所致；在單一柱狀泡膜會出現上、凹、下三個曲率半徑，泡膜在破裂前的平衡穩定狀態之曲率半徑相關方程式1/ro =1/rB+1/rA，是為液體表面分子收縮於最小表面積，呈現壓力平衡的現象。