第63屆--民國112年

此研究針對磁力耦合振盪器進行理論建構與實驗設計，在理論建構中，我們先以彈力作為外力並推導公式，與實驗數據擬合後發現擬合參數極具參考價值。將磁力引入系統並推導公式，發現其與實驗數值擬合效果也極好。融合上述公式與參數後推廣出能描述振盪器運動模式之運動方程式，以Python數值模擬發現，此方程式與數據十分吻合且能產生波包與頻率下降等真實情況，故推論該運動方程式是有一定價值的。在傅立葉分析中發現了簡正模之應用，且當磁鐵初始距離越短或磁力強度越大時，振盪頻率都會有所提升，而初始位移不會造成影響。而本研究的成果將可透過一已知磁性量值之磁鐵求出另一板簧上物質之磁性量值，進而應用到新型機械式磁性雙板簧的懸臂磁力計設計。

本研究利用檢索表鑑定校園中採集的黏菌種類，並探討盤頭絨泡黏菌是否具有形成最佳化路徑的能力以及什麼因素會影響其移動。我們利用環形迷宮及6×6迷宮測試，發現黏菌在夾角為90度時皆能形成最短路徑，而在夾角180度下則有60%會形成雙路徑，顯示黏菌能找到連結食物的最短路徑，且可以形成破解迷宮的最短路線。 我們探討金屬鹽、麥片濃度及咖啡因對黏菌移動的影響，我們發現0.2Osm/L氯化鈣可以有效抑制黏菌移動速度，以及黏菌爬行後的黏液會影響其爬行方向，當黏菌移動時也偏好較高濃度的麥片。未來將繼續探討影響盤頭絨泡黏菌決策的因素，以及其形成最短路徑能力如何應用於台灣城市間高速鐵路、高速公路及鐵路的應用。

本研究探討螞蟻在一個無向簡單圖上，由原點出發沿著邊移動。當抵達某一點時，螞蟻會選擇和此點相鄰的某一點前進，作為下一步移動，但不能往回走，若螞蟻回到原點便不再移動。已知圖上各點的度皆大於等於 2，試問螞蟻在數次移動後回到原點時，移動次數的期望值為多少？ 我們最初是藉由觀察螞蟻經移動後回到原點的機率，推測每次回到原點時的機率之規律，但此方法難以在較為複雜的圖形上得到結果。接著使用了矩陣來研究，以矩陣乘法表示一次移動。有了矩陣，我們便能透過矩陣運算得到螞蟻在數次移動後抵達各點的機率，也能更方便的求出期望值。

我們發現市售濾水器的濾芯有陶土層和活性碳層，從文獻得知活性碳的過濾效果非常好，所以決定深入研究陶土層，開發自製陶濾芯。為了讓陶土能透水，陶藝老師建議可在陶土製作時加入麵粉，高溫素燒後麵粉會在陶土中留下孔隙，陶土就能透水。使用自製陶濾芯過濾檸檬酸水溶液、生態池水、公司田溪水及硫酸銅水溶液並與無過濾的對照組比較，發現自製陶濾芯對於過濾氯化物及磷酸鹽有不錯的效果，而且在較高濃度(10ppm)的銅離子溶液中也具有過濾效果。經過多次陶濾芯製作後，最佳製作方法為揉陶土時一起加入麵粉和鹽，鹽可以控制陶土水份含量及仰制微生物，此外陶濾芯製作成高圓柱狀及燒結溫度降至500度時，都可增加接觸面積和孔隙，大幅加快過濾速度。

三年級的時候學到植物時，知道花朵會分泌花蜜吸引昆蟲來授粉，但鮮少人知道其實有些植物不只有花朵會分泌花蜜，其他構造也有可能會分泌蜜露，我們稱之為花外蜜腺，在偶然機會下，意外發現非洲鳳仙花具有花外蜜腺，因為好奇所以開始研究並觀察非洲鳳仙花花外蜜腺的著生位置、外觀，觀察發現花外蜜腺蜜露都出現在葉柄葉緣處1-2對，昆蟲以螞蟻會到訪採蜜居多，還發現泌蜜狀況與天氣有相關聯性，最後更利用本氏液檢測發現花外蜜腺蜜露與非洲鳳仙花花蜜間含糖濃度的差異非常大，花外蜜腺蜜露非常甜，想必如此甜才能夠吸引螞蟻來趕走蚜蟲保護非洲鳳仙花，而這也就是非洲鳳仙花有花外蜜腺的目的。

本研究主要在探討液滴撞擊薄水液面後，產生的水珠滑行之現象。研究中，我們以液滴滴落高度及底部液面厚度作為操縱變因，測量飛濺出的水珠之各項性質，探討其與變因間的關係，並在用高速攝影機觀察其微觀機制，以及參考相關文獻後，推論滑行水珠的成因與滴落時產生的水冠因普拉托-瑞利不穩定性（Plateau–Rayleigh instability）而破裂有關[7]。我們用三種假設推論其所受阻力特性，配合實驗數據得出其所受阻力與速度成正比，並建立模型嘗試說明滑行水珠存在的原因，以及對實驗數據進行解釋。

本研究旨在加入五倍子、綠茶等天然材料以製作環境親和力高之鐵膽墨水。將自製墨水分為三代製作，以色差儀與軟體ImageJ測量顏色，找出最適化比例。綜合所有測量數據，自製墨水之最適化比例為五倍子100公克，水80毫升，硫酸亞鐵2公克，阿拉伯膠2公克，丙酮1.5毫升者，其特點如下： 1. 添加愈多五倍子，其顏色愈深，添加100公克五倍子K值為99%；市售墨水K值為95%。 2. 墨水加入丙酮，具有乾燥速度跟市售墨水相同及顏色變化微小的特點。 3. 五倍子墨水遇水不易暈染；單寧酸粉及市售墨水較無法防水。 4. 自製墨水顏色受日曬影響較小；市售墨水受影響較大。 5. 五倍子墨水筆跡較市售墨水具有良好的保存效果。

本研究以五節芒為研究對象，以水為萃取溶劑，取五節芒葉、莖、根、根部土圈等不同部位進行萃取，區分新鮮植株、乾燥植株、割除後生長五天之新鮮植株、割除後生長五天之植株經乾燥處理等四大實驗，合計112個小實驗，以陸生雜草大花咸豐草和水生雜草稗草為受測對象。研究發現將五節芒割除後生長五天之新鮮植株和乾燥植株，葉、莖的水萃取液對大花咸豐草和稗草的種子發芽、植株生長、根部生長有強烈抑制作用。可取五節芒新鮮葉子加水(重量比，葉:水= 1: 2 )，以果汁機打碎研磨萃取，獲得的水提取物，即為【生物除草劑】，可用於田間，進行雜草控制。

長400公尺，寬59公尺的長賜號(Ever Given)在寬265公尺的蘇伊士運河航行，因偏離軌道而擱淺6天，和岸壁效應有關嗎？在【力與運動】中，學到物體受外力時，運動狀態可能會發生改變。我們透過船速變化來分析螺旋槳的推進力與水的阻力。本研究設計一艘可以遠程遙控並調節3段速度的水道船。且在靜止無風的水面上，利用智慧光閘(smart gate)內建的雷射開關檢測器測量船速，以獲得精確數據。研究發現鈍圓船艏，在水道深度與船的吃水線比值大於4；水道寬度與船的寬度比值大於2.5的情況下，船速不會受到影響。當船速增加，水的阻力也會跟著增加，船隻偏離軌道的情形越嚴重。建議進入狹窄水域的船隻減速航行，可以降低船的動量和慣性，更好操控，也能減少岸壁效應的發生。

因為對壁虎攀爬能力有興趣，我們決定研究不黏手的乾式膠帶！藉由自製穩定施力的檢測裝置，進行乾式膠帶作法和變因探討。 我們發現矽膠最適合製作乾式膠帶，壓印板推薦柵欄結構的光柵。當光柵刻線密度越密，剪切力越大！1000條光柵乾式膠帶（剪切力853 g/cm2）是市售奈米膠帶的2.75倍！ 矽膠壓印可達到1µm單位，我們稱為「微米壓印」，是小學生就能使用的技術！ 光柵形狀會影響剪切力！訂製光柵太昂貴，我們藉由雷雕「模擬低密度光柵」形狀。 推薦橫向、同心圓及正六邊形，形狀越小越密，剪切力越大。 我們研發出7099和台AB光柵乾式膠帶，擁有不黏手、無殘膠、易剝離、單雙面皆可用、彩虹光澤特性，水洗能恢復黏性、還能當作光柵及二次壓印光柵，具有推廣價值。