第62屆--民國111年

本實驗以彈力膜、塑膠杯、鋼球為主體，將彈力膜繃緊於塑膠杯口作為發聲裝置，並以鋼球撞擊膜，使膜帶動腔體空氣一同振動，利用音訊分析軟體進行錄音、分析，藉以探討此裝置發聲的成因與相關參數對聲音的影響。 本研究中利用並聯彈簧機械模型解釋單膜與腔體間的交互關係，並透過實驗證明裝置的發聲取決於振動體間交互作用的強弱，且膜張力與聲音頻率呈正相關、杯子容積與聲音頻率呈負相關。 此外我們延伸探討兩端開管皆套膜的實驗，研究結果顯示此實驗上膜與純膜頻率相近，符合兩質量三彈簧振動模型，且一邊膜頻率>純膜(上膜)頻率，綜合各個實驗變因可知彈簧振動模型之有效性。

為了解台灣地區梅雨季的氣候特徵，本研究分析2009～2021年五、六月之降雨、風場及大氣環境。顯著降雨方面，東北部全年有雨，西南部則是五月開始才進入雨季。五至六月，台灣顯著降雨區域逐漸南移，為了解此時期大氣環境演變，我們分析「SSL東亞衛星地面天氣圖＋風場」，共歸納出六種流型，分別為A北風、B東風、C南風、D北風南下、E低壓帶及F西風流型。我們發現，南風流型入夏後成為主流，且流型變化有趨勢性，在整合降雨資料發現，迎風面影響降雨甚鉅。接著，我們嘗試在實驗室模擬流型，我們以不同濃度海藻酸鈉溶液進行垂直及水平模擬，搭配磁石攪拌器模擬不同流向的流體擦撞，並加入障礙物，可模擬出與本研究相符的幾種流型。

上自然課時提到葉綠素使我們產生好奇，我們改進前人拍攝激發光譜的儀器開始做探究，結果成功組裝出讓激發光譜可直接拍攝的儀器，而不需長時間曝光 60 秒以上， 改良了研究上的方便性，我們以酒精萃取地瓜葉的葉綠素，透過臭氧氧化葉綠素與碘滴 定的方式，驗證葉綠素具有抗氧化力，並在所拍攝的穿透光譜與激發光譜中看到葉綠素 濃度與螢光強度的變化，發現葉綠素具有螢光自體吸收的現象，而使螢光強度並不見得濃度越高而螢光強度就越大。最後我們綜合穿透光譜、激發光譜及碘滴定的方式發現葉綠素遇到酸、鹼、加熱和照射紫外光時都會影響葉綠素螢光強度與抗氧化力強弱。 (相關單元：自然與生活科技，康軒版，5 上第二單元，植物世界面面觀)

汞離子為影響健康的十大化學物質之一，因此具污染潛勢事業放流水之汞濃度都需列管並檢測。然而，偵測方法通常較為繁瑣，成本也較高，所以發展快速且簡便的方法是環境檢測重要的課題。本研究開發出以維生素C將四氯金酸還原成奈米金的方式，再透過核酸適體修飾奈米金偵測汞離子。利用奈米金表面電漿共振效應呈現顏色變化，進而可測量吸收峰波長變化。接著改變核酸適體濃度及長度、四氯金酸和維生素C濃度得到最佳化條件。另外，因核酸適體的胸腺嘧啶（T）與汞離子的高親和性使得此檢測方法具有專一性。最後結合行動載具建立濃度轉換方程式，並應用於環境水質檢測。結果顯示核酸適體修飾經維生素C還原奈米金可作為簡便且快速檢測汞的策略之一。

這次科展的主題是會『呼吸』的落水頭，目的是要了解如何解決排水管氣體堵塞，導致排水不順暢的原因，並且解決問題，讓落水頭可以排水順暢。在實驗的過程中發現，使排水不順暢的原因是排氣管內的氣體和排出去水的體積沒有達到相對等的交換，一旦克服這個困難，排水就可以相當的順暢，在自製的落水頭中設計了排氣通道使排水順暢，有排氣通道設計的落水頭排水時間大幅縮短超過原本時間50 %以上，大幅縮短了排水時間，在此次的科展研究依照實驗結果：排氣孔通道比例要大於外套管和內套筒的通道，且在防止異物的罩子入水量要大於排水量，按照這樣的原則就可以打造出一個可以讓排水更為順暢且防止排水管異味還可以阻擋小昆蟲的落水頭！

利用澄清石灰水檢測二氧化碳氣體的原理搭配繪圖軟體小畫家，先拍攝不同濃度的二氧化碳進入澄清石灰水的照片，將照片匯入繪圖軟體小畫家，點選色彩編輯器看照片中的色調E、濃度S、亮度L、紅色R、綠色G與藍色B六個數值，發現濃度S、紅色R、綠色G與藍色B四個數值變化與二氧化碳濃度變化相同。有新聞報導二氧化碳濃度與血糖濃度有關，運用此方法，拍攝用餐前與用餐後不同時間，吹氣進入澄清石灰水的照片，照片匯入小畫家，點選色彩編輯器看六數值，研究結果發現血糖濃度變化趨勢與其中幾個數值變化趨勢有相似性，期盼可以運用在血糖濃度變化偵測。

在飛魚飛行時的影片發現，飛魚調整腹鰭來改變飛行狀態，可見在大家認為胸鰭為改變飛行主要原因之下，腹鰭在飛行時仍具作用，因此，我們測量班鰭飛魚標本、製作仿生飛魚和針對影片中的現象規劃兩項實驗：「運動行為實驗」、「風洞穩定度實驗」，發現在攻角為35~45度時，飛魚的穩定度最大。其中以A5、A7在外擴角θ5時，是最適合飛魚飛行的狀態，但又以腹鰭面積A7為最佳。

臺灣已進入高齡化社會，基於老人在面臨行動力與反應力逐漸退化過程中，造成心理壓力及自信心的喪失，本研究探討及建構一部樂齡勇腳椅，透過健腿檢測、輔助起身及久坐提醒等三個主要功能，配合麥克納姆輪設計多向式椅盤，讓高齡者能於狹小空間便捷行動，讓高齡者可以達成活動更自主(Confidence)、能力更提升(Capability)、移動更便捷(Convenient)、身心更健康 (Healthy)的 3C1H 生活支持策略。透過積木及3D列印技術建構勇腳椅的本體，以槓桿輔助起身，運用Micro:bit搭配按鈕、蜂鳴器、LCD、SG90 伺服馬達等元件，建構可以讓高齡者生活自主行動及監測健康，最後運用ESP8266的wifi晶片，建構可透過雲端搭配Line通知提醒周邊的親人或照護者。樂齡勇腳椅不僅是健身器材，更是支持高齡者生活品質與尊嚴的最佳解決方案。

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。

此研究是探討臺灣海峽沉積物種類、風力大小及風機的水下結構等因素，進行對風機穩固度的分析。 預設在地震五弱時，臺灣灘北側及東側，位於24.0~24.5°N、118.2~120.5°E沉積物粒徑大於0.5mm，對單樁式及螺距2mm的螺紋式風機穩固度影響較大。 蒲福風級6級風，在海峽中線到馬祖的部分大約位於25.0~26.3°N、119.3°E~120.0°E，對風機的穩固度影響甚鉅，比5級風的傾斜角多約12倍；在新竹、苗栗外海至海峽中線大約位於24.0~25.3°N、120.0°E~120.5°E，傾斜角度隨著風力級數增加而逐漸變大呈正相關的態式；在臺灣灘北側及東側大約位於24.0~24.5°N、118.2~120.5°E，風級在6級以下就對風機穩固度沒有影響。且我們發現風機發電機艙重量，模擬在120克重時，風機為最穩定；在比較四種不同的螺距，發現螺距和旋轉次數於地震五弱（150RPM）時對穩固度影響較小。