第63屆--民國112年

本實驗以試管、鋼絲絨、酒精燈為主體，將鋼絲絨放入試管做為發聲裝置，並以酒精燈加熱試管，使鋼絲絨兩端產生溫差，而後產生音波，利用音訊分析軟體進行錄音、分析，搭配溫度感測器記錄、分析溫度，藉以探討 此裝置發聲的成因以及相關參數對其聲音的影響。 本研究分析了裝置發聲之過程，並製作五種變因，分別為鋼絲絨密度、試管口徑、試管長度、鋼絲絨位置以及 試管與火焰距離，並統整出四點通則1.溫差與分貝有直接關聯2.發聲與熱穿透深度、堆棧位置和空氣黏性有關 3.綜合熱穿透深度以及空氣黏性，發聲效果較佳者，會有上升速率快下降速率慢的特性4.堆棧所在位置之空氣塊移動及壓縮性，影響其音量、發聲時間與上升下降速率。

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。

前人利用太陽在同一經度的南、北兩地點過中天時的仰角差與兩地距離，換算出地球的半徑。因測量儀器的精準度與日期、時間選擇的限制，測量方式有很大改良空間。本研究以測距輪、公路里程牌與Google© Map尺規工具，選擇同一經線上的南、北二測量點，量測出直線距離，再利用手機高精度陀螺儀，自製北極星仰角測量平台，搭載應用程式phyphox® APP，在測量點測量北極星的仰角，換算成地球半徑，量得最接近地球實際平均半徑的距離為6366.514507km，與實際值誤差約-0.0766%，準確度更勝前人研究，大幅縮短「利用天體仰角測量地球半徑」所需要的測量距離，且在任何一天，只要月相、天候允許，都可以進行測量。

本研究想透過製作三種不同日晷與實際測量，了解日晷如何運作。第一種為赤道式日晷，製作上較容易，形如時鐘，時間刻度也都一樣大，晷針須和晷面垂直，晷針和地平面的夾角須和當地緯度吻合，分為北面和南面，兩面的刻度順序相反。第二種為水平式日晷，晷面和晷針夾角的角度為當地緯度，晷面的時間刻度大小不同，需用特定三角函數公式計算，刻度越靠近十二點線的越小，越遠離的越大，每個刻度單位是小時，測量容易產生誤差。第三種為圓弧式日晷，製作較複雜，但使用上能更精確、更方便。研究結果發現，日晷時間和手錶時間有差異，除了要考慮磁偏角、時差和經差補正之外，若能將刻度做到最小，則測量數據將會更精確。

臺灣扇角金龜是臺灣特有種的鞘翅目昆蟲，體色多變像閃亮的寶石，多生長在海拔一千公尺的森林裡，我們想要揭開此種特殊生物的生物行為，進行生態調查。為了觀察在土團中產卵孵化情形，我們將牠們帶回實驗室，模擬拉拉山環境條件進行飼養，完成兩代的生活史。鞘翅實驗中，發現太陽照射後顏色會改變，在覓食、求偶、躲避敵人等不同情況時，鞘翅顏色會改變，我們分析並歸納結果。將鞘翅固定在360度尺規，每30度改變角度觀察顏色變化，發現鞘翅顏色在一天中都有週期性變化，翠綠色和橙黃色鞘翅，改變日光角度後將呈現黃色；藍紫色鞘翅，改變日光角度後將呈現深藍色，當光強時呈現金屬光澤時，具有刺眼、隱蔽效果。

鐵路時刻表排點至今為止仍十分仰賴人工作業，且排班優劣對於乘客服務品質有顯著影響。本研究採用元啟發式最佳化演算法及模擬器進行旅客列車鐵路時刻表排點，旨在找出一份針對旅客需求、提升旅客運輸成功率且降低旅途時間的時刻表。我們提出一種班表編碼機制，可依此產生班表草稿。我們研發的模擬器可將班表草稿轉換為合法無衝突之班表。最後，透過登山演算法及基因演算法來搜尋班表草稿，並以模擬器評估優劣，我們實現了一個自動化排班系統。我們也以不同的乘客測資針對於不同演算法進行比較，並試圖找出表現最好的演算法。實驗結果指出我們的模擬器能有效率產生無衝突時刻表，且所提出之演算法操作相較現行班表可提升運輸成功率和降低旅途時間。

使用葵花油與椰子油分別與蜂蠟以重量比例9：1、8：2與7：3製成六種可食性塗層，塗抹於聖女番茄(Solanum lycopersicum var. cerasiforme)後，分別保存於4°C與20°C共15天，分析聖女番茄之減重率(%)、總可溶性固形物(0Brix)、抗壞血酸含量、呼吸作用速率、pH值並進行感官品質評估，以探究不同可食性塗層對聖女番茄保鮮的效果。 六種可食性塗層皆可有效降低聖女番茄的減重率，延緩pH值與總可溶性固形物的上升，保留更多抗壞血酸，並降低呼吸作用的速率，於感官品質評估中得分亦明顯高於對照組。根據前述六項保鮮效果評估的實驗結果，葵花油與蜂蠟比例8:2組別於4°C保存15天後，保鮮的效果最好。本實驗製作的可食性塗層確實可以達到保鮮的效果並延長聖女番茄的保質期。

現今的水資源充滿各式汙染物，不僅威脅地球環境更對人類造成巨大的危機。本研究探討多種材料吸附染料及重金屬離子的效果差異。 首先將時間和材料質量固定，觀察、比較六種材料(含自行合成的四種材料和現成的ZIF-90, A520) 吸附染料的功效，實驗後得出Zn-MOF-74之能力明顯優於其餘材料。延續使用Zn-MOF-74為反應材料，可明確得知其吸附染料效率隨時間變化有下降的趨勢。我們想比較相同材料吸附染料及重金屬離子的效果差異，故我們使用Zn-MOF-74吸附鉛離子，間隔固定時間取出並秤量PbSO4沉澱之重量，即可推出Pb2+在水中含量的變化。由實驗結果可發現Pb2+含量亦有顯著的減少。由以上實驗可知Zn-MOF-74在吸附染料和重金屬皆有不錯的成果。期許在未來能夠實際應用並解決日益嚴重的水汙染議題。

本研究利用電磁線圈作為動能，改善市售發球機馬達易過熱的缺點 ，所 製作的乒乓發射器具有 低成本、體積小、方便攜帶及智慧訓練等功能性，分成兩大部分： 一、機電系統：利用電流磁效應原理進行實踐，改變不同變因測試，找尋對應落點之最佳參數。另外利用手機 APP程式搭配Arduino撰寫，達成不同球路變化的無線控制。 二、智慧訓練：利用Arduino結合python程式建立專家系統，在訓練選手前，先進行前測，再依不同程度給予對應訓練等級，系統可依照受試者的進步而精進。 本實驗亦在半球桌的回擊落點處放置壓電片及LED燈條以接收撞擊訊號，過程中可即時顯示擊球落點位置、力道大小及計算成功率，並根據AI大數據矯正受試者錯誤姿勢，期望使受試者獲得更有效的訓練成效。

想藉科展來自製方便準確的濃度咖啡機。 市售即溶咖啡粉經本研究顯示：（1）咖啡濃度越高測紙殘留色越深。濃度>6.542％達飽和。（2）咖啡溶水呈弱酸，pH與咖啡濃度呈負相關。廠建議濃度1.32%其pH為4.94。pH<4.57時不易判別濃度為不全面的濃度測法。（3）電導度與咖啡濃度呈正相關。建議濃度1.32%其電導度為110mho/cm。電導度在中高水溫時不穩定且無法判斷飽和為不優濃度測法。（4）TDS與咖啡濃度呈正相關。建議濃度1.32%其TDS為600 PPM為可行濃度測法。（5）光敏電阻反應電壓與咖啡濃度呈負相關。建議濃度1.32%其反應電壓為0.32V為可行濃度測法。（6）TDS與水溫呈正相關、光敏電阻反應電壓與水溫呈負相關。（7）運用光敏電阻反應電壓來自製咖啡濃度控制器是可行，準確率約為82~97％。