第63屆--民國112年

本研究目標旨在完成多人合奏、原音重現的自製樂器，透過Arduino作為傳遞訊號的中介，並以電腦對應輸出不同樂器的實際音色。在系統架構上，我們利用Arduino的類比訊號，讀取電壓值轉換成字串對應音階，實際錄製我們想要的樂音建立音源資料庫，以視覺化圖形輔助音階表現，隨時對設備進行調整，完成撥放系統的模組。實驗過程中，我們測試了兩個世代的訊號傳輸系統，最終以分壓原理為知識架構，焊接可變電阻，形成有效、穩定的訊號傳輸。其次，以生活上的紙箱素材、Cat6雙絞銅線、鋁箔紙自製耐受恢復力高、導電性高的琴鍵結構。最終，透過以上的研究歷程製作出虛實整合的電音樂團(BAND)。

本文觀察在任意四邊形和蝴蝶形的內、外角平分線所圍成的各種四邊形，並找出相關的性質，其中發現了許多共圓的四邊形，試著證明這些共圓四邊形之間的幾何性質，並探討 這些四邊形的面積關係。

作者利用不同肥皂與綠豆的關係來探討脂肪酸對植物的影響，藉由栽種的綠豆盆栽作為環境模擬因子模擬脂肪酸參雜在土壤後對於植物的生長情形、葉綠素、氣孔開闔率的變化。本研究顯示，不飽和脂肪酸含量高的肥皂會對於植物本體的生長情形造成較明顯的抑制，添加EDTA、CaCl2能修復肥皂對植物本體的生長情形的抑制。本研究自行開發「植物營養自動補充機」，使用 EV3作為控制程式，監控植物生長環境，以水質的三個變因做為監測對象：導電度計(µs/cm)、酸鹼值計(pH)、溶氧量(mg/L)，監控到水質低於下限或高於上限時，透過自動加藥方式 (EDTA及CaCl2 ) 做出相對回應，改變植物水質生長環境。未來進一步研究讓植物修復因肥皂水所造成的生長傷害。

魚尾船是一個類似搖櫓船的科學玩具，設計上應用到曲柄與連桿，利用前軸曲柄來帶動後軸曲柄產生拉與推兩種運動狀態，使尾槳可以來回左右的擺動。我們發現尾槳擺動角度、尾槳處所裝的魚尾面積、魚尾形狀、魚尾柔軟度和魚尾尾鬚長度等條件會影響到尾槳擺動頻率、尾槳提供給船的推進力和船身前後歪斜程度，進而影響魚尾船船速的快慢。 尾槳擺動頻率會影響尾槳提供給船推進力的持續程度，尾槳推進力提供船前進的力量，而船身前後歪斜程度會改變船身與水的橫斷面積，進而影響船前進時受到的水阻大小。當尾槳持續提供給船的推進力與水阻兩股力量互相作用後，最後提供船前進的合力越大，則船速會越快。

本研究主要是觀察狸藻葉子特化的捕蟲囊。以染色及褪色的方法，來了解是否因吸收聚氯乙烯(PVC)，而改變其觸發速率，發現含有PVC的捕蟲囊，其觸發及排出色素的速率皆比未含有的慢。另外，也發現浸泡在不同PVC濃度下的捕蟲囊，其觸發及排出速率也不同，浸泡在濃度較低溶液中的捕蟲囊，其觸發、排出速率皆比濃度較高的還快。顯示水中不同濃度的物理性微粒對狸藻捕蟲囊觸發、排出作用有不同程度的影響。此外我們透過抗氧化酵素過氧化酶POD活性檢測浸泡PVC溶液不同時間的狸藻其生長狀況，發現有PVC的組別，體內POD含量皆較高且浸泡一天的組別含量最高，顯示PVC的確會對狸藻狀況造成明顯氧化壓力。

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。

在制定的變換規則下，找出六種變換性質，探討n種變色龍中只有兩種變色龍的數量發生改變，稱為基本變換。我們以n=4為例，列出變換次數與基本變換數碼之方程式，令第一種變色龍的變換次數為零，以最簡單整數比求出所有變色龍的變換次數與基本變換數碼。接著以相同的方法完成n=5、n=6，並將結果寫成方陣。 觀察方陣，發現其中有基本變換式的存在，即形成差成等比的基本變換數列，經由算式推導後可得基本變換數碼的三個疊代關係式，及基本變換數碼的一般式，另外我們也發現基本變換方陣具有對稱性，並以數學歸納法證明之。在我們了解基本變換的特性後，便可以另一種方式完成方陣，讓填寫方陣能更快速。

人類文明高速發展下，對石化產品的依賴導致塑膠垃圾激增。若垃圾未能有效回收處理，而在自然環境中降解、產生的大小不一的塑膠微粒，將提高回收難度，對自然環境各層面也造成巨量的傷害。為了解決這個問題，我們參考荷蘭的河道氣泡牆設計，建立一循環水箱並搭配出氣管，藉由調整出氣管參數以產生不同性質的氣泡牆，以探討對微小保麗龍球(<5mm)的攔截效果與微觀機制。由本研究發現，氣泡牆愈緻密能攔截到的微粒粒徑愈小，且整體攔截率落於65%至100%間。最後，我們比較氣泡牆攔截設計與淨水廠的汙水處理流程，此系統能減少過濾材料耗損與水頭損失，且可由動態調整氣泡牆性質來調控攔截微粒的粒徑範圍，使後續之淨水流程得以更精密化。

分別從紅龍果果肉和果皮提取甜菜紅素，可見光吸收光譜λmax=538 nm，可以與銅離子配位，從紫紅色變粉紅色。它對銅離子具有高度選擇性，偵測極限達1ppm。另外將紅龍果汁用來製備碳量子點，最佳合成條件是紅龍果汁稀釋成1/2，以180℃水熱法反應2小時，離心、透析純化，得到粒徑1-10nm的碳量子點。在紫外光-可見光吸收光譜λmax=285 nm，為碳量子點特有之共軛C=C電子躍遷。碳量子點在紫外燈的照射下會發出藍色的螢光，螢光儀測得放射光譜λmax=455 nm。以手機光譜儀結合樂高積木組成自製螢光光譜儀，發現在pH=2.5環境，稀釋倍率為1/1000時螢光表現最佳。當與銅離子接觸時，碳量子點的螢光會被淬滅。碳量子點螢光為無毒、低成本，可應用於生物、醫學之奈米材料。

本研究探討臺灣北部煤礦坑內鐘乳石形成的原因。採野外實地調查，尋找有鐘乳石的煤礦坑，現場觀察記錄坑內各種型態的鐘乳石，測量煤礦坑內的溫度、濕度、風速、二氧化碳濃度及水樣的酸鹼度，並進行水樣的元素分析。研究發現礦坑鐘乳石形成的環境條件為：礦坑內溫度介於16˚C至24˚C、濕度介於62%至72%、風速為零、礦坑所在區域的地層中含有碳酸鈣成分、有穩定的降雨提供充足的地下水。此外，利用模擬實驗探討鐘乳石的形成過程與碳酸鈣溶液的膠結現象。最後，採集生活中常見的人工設施管狀碳酸鹽沉積物，分析其與天然鐘乳石的差異，藉以比較在不同環境下生長的鐘乳石。