第63屆--民國112年

本研究探討外加電位差變化對含羞草觸發運動的影響機制。我們發現含羞草葉齡會影響電阻變化量及閉合速率。使用9V以上外加電壓能使含羞草產生觸發運動，電壓越高能使閉合速率加快。長時間外加電位差刺激時，閉合會產生延遲現象，刺激時間越長閉合反應越慢，恢復時間也會延長，並影響鄰近葉片的閉合速率。外加電位差刺激會使葉片從負極到正極閉合，具方向性，推測電子流可使細胞膜外產生電中和，導致去極化產生動作電位，並引發離子通道開啟，使葉枕細胞水分釋出葉片閉合；長時間刺激造成延遲現象可能與通道持續開啟讓膜電位無法恢復有關。我們發現靜電也會引起觸發運動，且與葉片距離遠近會造成不同的閉合情形，推測與葉枕細胞的電子分布改變有關。

學校興建校舍，挖出兵道署的遺構，我們從挖出來的泥砂中看見許多貝類的遺骸。我們很好奇，到底這些洞穴裡除了遺構外，還藏著什麼秘密？所以在老師的指導下，採集坑洞裡的泥砂，觀察、實驗並認識泥砂的性質；再與附近學校地區的泥砂進行比較，發現可能屬於同一個時期的海相堆積。從遺構區發現的生物遺骸多屬於雙殼綱和現在河流出海口的生物遺骸很相似，因此推測學校以前和海岸邊的環境相似，屬於砂質基底的淺海環境。 最後透過測量學校附近道路的高低差，發現學校屬於東高西低的地形，從這些種種的證據中，我們想學校不只有深埋在地底下豐富的古蹟文化歷史，其實從探索泥砂、生物遺骸等海相沉積，更見證了台南四百多年來海岸線的演變。

我們曾於網路影音平台中看到有趣的風動陀螺影片，激起我們想進一步研究風動陀螺無限旋轉的秘密。本文主要針對「扇葉設計、陀螺配重、循環扇」三個部分探討：發現（1）風動陀螺扇葉長度影響轉速但沒有改變穩定度（2）風動陀螺寬度會影響陀螺轉速與穩定度（3）扇葉形狀以圓形最佳（4）當傾角位置為1cm角度15度時，陀螺轉速最快且旋轉穩定（5）於陀螺中心配重或配重於扇葉下方都能提升轉動穩定度（6）限制陀螺旋轉範圍，半徑越小轉速越快但越不穩定（7）當循環扇中央遮風板半徑大小改變時會影響陀螺轉速與穩定度（8）陀螺與循環扇的半徑比會影響轉動穩定度，最佳範圍在0.5~0.8。

本研究探討製作無煙高溫速燃炭粉餅的條件及方法，解決使用木炭遇到燃燒不易、初期冒煙、化學助燃劑影響食安等問題。 為了把木炭燃燒過程數據化、找到製炭最佳條件，我們自製【製炭爐】、【製炭完成顯示器】、【微量煙霧測量器】、【炭粉餅擠壓成型機】；設計【木炭測量流程】、【蒸氣加熱法】、【堅固度拉力測試法】。 實驗發現：700℃以上製炭、孔洞多，燃燒時較無煙、溫度高、灰份少。木炭磨成粉有速燃效果，粗粉末溫度高、細粉末維持高溫時間長。不同木材炭化磨成粉後被「均質化」，燃燒情形差異不大。添加樹薯粉可讓炭粉餅耐重2kg，但發煙值只增加3.7%。 炭粉餅能吸附3.45g酒精自燃取代火種，能維持140℃以上50分鐘，達到方便、無煙、速燃、高溫的目標！

本研究探討黃胸錐腹蜾蠃(Delta pyriforme)交尾、做巢、產卵、育幼等生殖行為。結果一雌雄壺蜂平均性成熟為77±10.8、63.7±5.7小時，交尾結合只有11秒。結果二壺蜂用大顎與前足以0.8×10-3m/s速度拍打泥球，讓巢固定成形，結蜂繭後巢硬度達4269gw。結果三受微風影響卵搖9.3次/s，此時卵柄的張力對卵做出164.3nkg.m/s衝量值，當衝量越大、卵搖晃時間越長、停下時間要越久。結果四壺蜂會依不同體型獵物，施予不同的力搬運回巢，被麻痺獵物血液流速為1.64~1.13cm/s，氣孔被打開494%，以延長獵物壽命，有助於壺蜂幼蟲攝食，達到育幼後代的目的。

本研究是從槓桿原理來探究立旗傾倒的原因，進而改良立旗設計，使它更加穩固。 市面上通常是用加重旗座重量(增加抗力)來改善立旗傾倒狀況，結果反而使立旗難以搬動。我們的研究是從「旗面」、「旗桿」、「旗座」三方面來探究，從結果中提出建議與改良： 1.旗面上加孔洞與尾鬚減少風對旗面的施力。 2.旗桿上縮短長度減少風的施力臂，加上軸承使旗桿快速轉向，減少旗面的受力。 3.旗座加入平面軸承(旋轉盤)，避免旗座因傾斜旋轉而翻倒，並將旗座重量加在外圍，增 加旗座的抗力臂。 新式立旗在六段風速中，只要原始版旗座重量的41%就可穩定不倒，我們的新式立旗可大幅降低旗座重量且更穩定，改善傳統立旗的問題。

本研究來自新聞報導：男生站立使用馬桶排尿會造成七千多滴尿滴噴濺，引發我們對此現象影響因素的好奇。研究設計以模擬真實排尿行為的噴水裝置，由紙張盛接噴濺液滴，測量噴濺液滴的重量。研究過程以不噴水的對照實驗模式，去除紙張自然吸收或蒸發水分的實驗誤差，接著針對尿液位置、水位高度、尿液流速、排尿高度、馬桶壁傾角、水面添加物等因素進行實驗，探討最少尿滴噴濺的站立排尿方式。研究結果發現選擇中央（水中）的尿液位置較佳，尿液流速無明顯影響，成人排尿高度較高會使噴濺量變大；而在水面添加一層泡泡或清潔慕斯，或將馬桶設計為垂直壁面，配合較低的水位高度，能讓尿滴噴濺大幅減少，可供衛浴業者設計馬桶參考。

「跳躍」是生物界很重要的運動方式，跳躍行為在螞蟻物種中很罕見，300 屬螞蟻中只有4個屬能用腿部跳躍，台灣過去並沒有螞蟻跳躍記載的文獻。本研究記錄台灣特有亞種「矛巨山蟻」職蟻之跳躍的與滑翔動作行為，像是跳前觀察以及跳躍形式，並且觀察其空中動作，包括肢體動作，身體是否具有校正的能力，並利用風洞觀察其空中滑翔姿態，證明其具有「定向空中降落」的滑翔能力。探討引發矛巨山蟻跳躍之原因，像是逃離困境等，並對矛巨山蟻腿部構造進行分析，與其他螞蟻作比對，找出更多本土的跳躍蟻種。最後用高速攝影拍攝起跳的動作，估算其跳躍力學，與國外的碩眼山蟻跳躍文獻做比較，找出螞蟻跳躍的出力與速度，並且使用電腦分析軟體分析其跳躍能力。

近年河川或海上塑膠垃圾與油汙對環境造成傷害，解決環境污染備受重視。近期荷蘭用-大氣泡屏障，成功將塑膠垃圾阻攔，因此我們興起了「尋找最佳氣泡牆模型」。本研究目的為：分析「氣泡牆形狀、氣泡間隔以及氣泡大小」是否影響攔阻效果。結果發現：1.凹向水源300弧線氣泡牆攔阻效果最佳；2.氣泡越小間距越小，攔阻效果越好，此與荷蘭研究員論點相呼應；3.相較於形狀固定的塑膠垃圾，形狀會變的油汙較難攔阻；4.具厚度氣泡牆，攔阻效果更勝多道獨立的氣泡牆；5.「緊鄰的兩道300弧線氣泡牆」的攔阻效果是目前我們所做的模型中效果最好的。因此我們建議，未來在實際運用氣泡牆攔阻汙染源時，可採用此模式解決環境污染問題。

我們在照顧陽台的盆栽植物時，發現加壓噴瓶無法完全噴灑到盆栽的每一個角落，因此研發了「水龍捲噴瓶」，並希望將本產品應用在大樓陽台以外的花園、菜園或草坪。本研究中我們主要探討影響水龍捲噴瓶的噴灑範圍面積的因素，以及如何讓它的噴灑範圍最廣，最有效率。我們比較了一般市售的加壓噴瓶與我們改良的水龍捲噴瓶，發現水龍捲噴瓶的噴灑面積較大、可較快速的將瓶內的水噴完，且讓植物得到足夠的水份。除此之外，它也是一個不需插電、不需接水管的節能省水裝置。根據實驗後的結果，我們有了以下發現：放置噴瓶的位置愈高、噴瓶加壓次數越多產生瓶內的壓力愈大、水管長度愈短，水龍捲噴瓶的噴灑面積就愈大。