第61屆--民國110年

全臺魚塭因全天候用電開啟的增氧機衍生非常大的費用 ，我們可以利用魚塭的水和風力製做綠能水車增氧機來節省電費。 本實驗主要製做打水曝氣系統，包括 : 八葉垂直型風車、阿基米德汲水器、垂直式阿基米德螺紋葉風車、水車，各個裝置之間可以有效地動力轉移。 以管長、噴水口寬度、輪軸比、長寬比等變因測量整個系統的噴水量及轉速，藉以評估一個有效的打水曝氣系統。 研究結果顯示：阿基米德汲水器的管長越長得到越高的灑水水柱，噴水口越寬得到水柱的水量越大，輪軸比及長寬比越大的風車能造成整個系統的轉速提升、噴水量變大，合力的結果使水車得以有效的打水曝氣。 我們成功製做出一個有效結合綠能(水力、風力)的打水曝氣系統。

我們探討紫蘇作為植物染的可能性。首先分析其主要成份，發現葉子中的花青素、葉綠素B、葉綠素A與胡蘿蔔素很明顯，花朵的成份則不明顯。我們將紫蘇液各滴入檸檬酸（C6H8O7）與氫氧化鈉（NaOH）水溶液中觀察顏色變化，訝異的是紫蘇液在酸中，會呈現粉紅色及茶色系；紫蘇液在鹼中會呈成現黃色及深褐色系。 我們將紫蘇液置於胚布、濾紙、廚房紙巾中比較，調整布和紙與水面的仰角從10度到90度，應用毛細現象原理探討上升高度，為求實驗準確性共實驗18次。發現胚布上升的高度與速度，均最低、最慢；濾紙上升高度與速度，均最高、最快；廚房紙巾上升高度與速度，均次之。我們以紫蘇液DIY熱染漸層T-shirt，發現染過的T-shirt不易褪色，真是既環保又經濟的效用。

我們從網路發現超音波居然能讓保麗龍粒懸浮在空中！對聲懸浮產生興趣後，我們自製能調整高度的檢測裝置，進行聲懸浮變因和移動的探討。 我們歸納最適合MiniLev聲懸浮裝置的換能器是上T下R頻率40 kHz、直徑16mm、開放型、收發分體，最佳懸浮高度為15mm，第二節點承載效果最佳。當高度改變，新節點是以「上下交替」方式增加，造成保麗龍粒上升距離為拉高高度的一半。 我們發現焦距15cm凹透鏡適合當反射板，防水且懸浮效果更佳，可取代不防水的換能器R。薄片適合當懸浮物，懸浮穩定且因「下大上小的順時針螺旋形力道」造成自動旋轉效果。色紙經手工或雷射雕刻機設計與切割，能製作可懸浮與旋轉的美麗造型，藉由控制高度還能改變轉速，是值得推廣的科普活動！

健走是一種較無負擔的運動，因而深受廣大人群喜愛，然而由於近期嚴峻的新冠疫情，大家為了防疫而不敢出門，為了滿足想運動也想要出國遊玩的使用者，所以我們設計了VR健走環遊世界系統，透過IOT鍵盤與滑鼠驅動裝置能夠讀取雲端資料庫中，使用者的操控指令，來驅動Google map街景移動，並透過手機體感裝置開發，讓使用者能夠以體感健行與姿態變換的方式，在Google map街景服務中進行環遊世界探索，包括前進、右轉、左轉、俯視、仰式、停止的姿態變換，此外我們設計了使用者介面APP，讓使用者能夠快速的選擇喜歡的遊玩模式，可選擇開車、步行、單人、多人模式，透過我們的VR健走環遊世界系統讓運動與旅遊出現新的篇章。

近年關於垂足多邊形的研究，都著重在垂足「三角形」。本研究不限定於三角形: 給定任意正整數 n≥3，以及平面上的一個 n 邊形，從平面上一點 P 對該多邊形的 n 個邊(的延長線)作垂足，可得一個「垂足 n 邊形」。我們創新利用三腳架手法，證明: 給定三角形 A、B，必定存在一點 P，使得 P 對 A 的垂足三角形與 B 相似。再將三腳架手法推廣到任意 n 邊形，發現 n 腳架結構中，內、外 n 邊形面積的性質；並將上述結果推回三角形，研究內、外三角形定向關係，以及找出 n 腳架結構中，內 n 邊形面積極小時刻的特殊性質。最後，我們利用垂足性質定義特殊的等價關係，將 n 邊形分類。

將不同填充比例的黏滯流體放入直徑9.00cm的空心帶軸圓盤中(稱作黏流滾擺)，以繩子繞圓盤軸芯捲至27.96cm高處落下，實驗發現填充比例為19.950%~81.145%時，相對其他填充比例的黏流滾擺以非常緩慢的速度落下，不會彈跳且圓盤角速度具有規律的週期性，當釋放高度大於10.53cm無彈跳填充範圍會一直維持在19.950%~81.145%，不受高度影響。相對無填充任何液體的空圓盤，黏流滾擺落下時間約為空圓盤的93倍。改以黏滯性較小的水作為填充液體則不存在無彈跳填充區域，且彈跳次數不如黏流滾擺有彈跳區域的彈跳次數。改以填充固態粒子(細沙)，實驗發現填充比例4.242%~93.196%時，細沙滾擺會固定於高空而不落下。比較黏滯流體、水、細沙三種填充物質，黏滯流體緩衝效果與穩定性最佳。

本研究探討富含膠原蛋白的魚鱗，藉由嘗試各種電器及配合熬煮時間長短，萃取出最佳濃度之魚鱗萃取液，並找出最佳成膜配方為魚鱗萃取液20 g、5 %TG酵素水溶液0.8 mL、甘油 1 mL、乙醇 1.5 mL，以冰箱冷藏方式製作出魚鱗薄膜，接著以自製儀器測量魚鱗薄膜之透水性、穿刺強度、彈性、水溶溫度、膠熔溫度等物理性質，再將製作出的魚鱗薄膜包覆胡椒乾粉及油料醬包，以熱壓來密封包裝膜封口，封膜效果好不會溢出，放入熱水中 2 分鐘內皆可完全溶解，攪拌後調味料分布平均，是很適合當作泡麵調味包的包裝材料，故將魚鱗廢棄物再利用，製作的薄膜不但能食用，亦能取代塑膠，預期可達到「低污染、省資源、無廢棄」等減量減廢之環保理念。

為了瞭解銀腹蜘蛛屬蜘蛛結網角度為何常與地面成一角度且角度變異極大，我們以此屬的常見種類西里銀腹蛛為對象，針對野外族群測量結網角度、結網面積、蜘蛛體長、結網高度及結網方位，結果顯示結網角度可從9度到70度，以46 – 50度最常見，而且結網角度與結網面積、蜘蛛體長、結網高度及結網方位均無明顯相關性。 我們從結網角度與受風面及捕蟲率的關係來思考，結果發現，在結網角度與地面垂直時之捕蟲率比起水平時明顯來的高，但結網角度越大即越垂直於地面，受風面越大，故必須織出較強的絲，需花費較多能量；所以西里銀腹蛛可能需在花費較多能量編織強度較強的蜘蛛絲與捕蟲率上取得平衡，因此結網角度才會有如此大的差異。

藍晒的基本原理是檸檬酸鐵銨加赤血鹽的水溶液，日照後形成普魯士藍的沉澱。本實驗則透過穩定可控的光源─單槍投影機，來做為主要的光源，除了可避免天氣因素的影響外，也可投射出各種圖案，我們透過操作感光液的比例、照射時間的長短、投影的顏色，試圖找出光雕投影的最佳模式，此外，也嘗試找出適合藍晒的定色液，以延續產品的壽命。由於開放場域的環境光可能影響結果，我們設計了”迷你電影院”以提升成功率。 結果發現，以比例5:4(赤血鹽溶液:檸檬酸鐵銨溶液)的感光液表現最好，投影的時間則是50分鐘就可以讓感光液充分反應顯色，而利用顏色的操作便可同時完成深淺不同的藍色，最後，以食用醋做為定色液的效果最好，作品既顯色又耐洗。

在農業生產過程中，溫濕度、日照強度、土壤水分、肥料...等諸多因素，對作物生長狀況有決定性的影響。這些自行種植者，簡易方法可以參考氣象單位的測候資料，進階的方式則是智慧化，在種植場域加裝攝影機、感測器，如圖一所示架構。智慧農業的優勢有： 自動化監控，精確控制，降低生產風險，提升質量及產量； 降低人力耗費，提高效率。 在本研究中，我們以物聯網技術，結合影像串流，製作了農業用的監控系統，可以手機遠端影像監控，功能包括即時影像觀看、自動灑水、噴藥(或施灑液態肥)和施撒固態肥料等功能，協助農民耕作更比較方便，同時也加強產品品質。成品將以小型化溫室容器之自動化控制為目標，同樣的架構可以擴大至較大型溫室及農地建置。