第64屆--民國113年

本報告主要針對球體在不同作用力下，影響其行徑軌跡之研究，運用都普勒效應及柏努利定律等概念，設計實驗裝置。為了探討球體水平方向及自由落下垂直方向的運動獨立性，自製3D列印實驗球體 (圓球和橢球體)與球體旋轉軌跡裝置，分別引入水平與垂直氣流進行球體軌跡實驗。透過相機錄製影像與物理實作APP擷取聲音頻譜資料，再運用Tracker軟體進行數據處理。此外，善用磁生電原理，驅動LED光來測得球體轉數。最終，實驗結果發現球體形狀、轉速跟空氣氣流產生不同作用力，都會使得球體產生偏轉，皆符合柏努利定律來進行解釋。

探討不同基礎、不同加固法及不同地質條件，對建築物耐震能力的影響。在無進行地質模擬的情況下，淺基礎無加固的耐震能力，優於無基礎和深基礎。深基礎因基樁與底板連接處易斷裂，而存在受損風險。對比各種加固法，彈力球體加固法的效果最佳，其次則是彈簧加固法。而因一代和二代彈珠的工法差異，二代在降低加速度值的效果較好。整體而言，免震效果最突出的加固方式為彈力球體和彈簧加固法。在模擬不同的地質條件下，彈力球體加固法在各種深度基礎中表現最佳。而深基礎彈力球體加固法在降低加速度值的能力上更是優於淺基礎；在土壤液化區的測試過程中，裝置彈力球體的建築物較不易有傾斜、沉陷及損壞的現象發生，所以基礎加固是必須被重視的。

本研究旨在探討日照強度與堆肥比例對作物生長的影響，為此，我們準備了五組含有不同堆肥比例的土壤以及萵苣、茼蒿等兩種作物，並觀察兩種作物在不同日照強度下的生長情況，以及在日照強度較強的情況下，作物在不同堆肥比例的生長情形。透過實驗結果可以發現，萵苣與茼蒿在日照強度較強的情況下，會有較佳的生長情況；另外，本實驗也發現不同的植物應有各自適合的堆肥比例，因為不同植物在不同的堆肥比例下，吸收土壤營養的情況也不同，因此會導致特定作物在特定的堆肥比例下生長較好。

探尋互繞雙類星體是天文研究中重要的課題，互繞雙類星體是星系合併的產物，也是產生重力波的來源之一，研究其性質能使我們了解星系合併的機制，而光譜是最直接研究的面向。雖然目前已經有大量數據，但相關的研究並不多，雙類星體的性質研究也尚不成熟。在本研究中，我們發展出能從類星體光譜數據中尋找雙類星體的方法，並進一步探究其性質。本研究運用機器學習中的主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）擷取雙類星體的特徵光譜，結合PCA係數分析、最鄰近搜索和支援向量機（support vector machine），精準的篩選雙類星體。我們將此方法運用在Sloan Digital Sky Surveys所提供的類星體光譜資料庫，找出並匯集約500個新發現的候選雙類星體，並使用此數據進一步探索目前未被發現的雙類星體物理性質。

本研究是探究「影響自然界火龍捲形成及發展的因素有哪些」，利用酒精燃燒製造火焰、外加導流鐵罐及抽風扇來進行一系列火龍捲模擬實驗。 由導流鐵罐的實驗發現：導流板可造就高溫熱空氣，讓熱空氣隨著導流板上升，進而引發氣流產生風。然而火龍捲的高度會隨著導流鐵罐高度的增加、進風口寬度的減小及重疊度的增加而增高。但火焰周遭的熱空氣溫度卻限制了火龍捲的高度發展。至於抽風扇的實驗，驗證了提供適當的風的確會助長火龍捲的發展，但若風速過強，帶走的熱量愈多，火龍捲的高度反而愈低。由本研究得知「影響自然界火龍捲形成及發展的關鍵因素」如下： １、首要關鍵是劇烈燃燒所造就的高溫熱空氣。 ２、次要關鍵是因劇烈燃燒所引發的強烈熱對流。

本研究主要探討垂直的馬拉哥尼效應(Marangoni effect)，應用於酒精溶液的翻牆逃逸現象。酒精裝入玻璃杯中，因杯內酒精溶液會沿著玻璃杯爬升產生「腳」，且杯壁上的酒精有著較大的蒸發量使表面張力變大，進而產生表面張力差，杯內表面張力較小的酒精會持續藉由「腳」往表面張力較大的杯壁酒精累積與上升，如同脫離地心引力般的向玻璃杯壁上移動。當杯中酒精溶液的液面較接近杯口時，液滴將逐間累積至杯口處，持續在杯口處藉由「腳」拉引並與杯口上的液滴相互結合，逐漸向杯口外圍累積，最後成功翻牆逃逸。後續實驗嘗試使用市售食用酒品、丙二醇和丙酮等各種不同溶液探討翻牆逃逸情形。在延伸研究中，從廣口瓶的瓶頸發現「腳」蒸散與拉聚會產生脹縮的呼吸現象。

用電導度判斷加入不同物質對清潔劑的影響，可瞭解到清潔劑濃度高低和電導度有著高度正相關，本實驗以推論電導度與實際電導度進行比較，發現清潔劑的清潔能力與電導度變化有關，電導度變大其清潔能力也會較高。清潔劑中加入氯化鈣和氯化鉀後電導度變化皆為降低，比較同族水中的陽離子，電荷數大或離子半徑較大時，其產生白色混濁的現象較為明顯，電導度變化也明顯下降，因此推論在含有高濃度鈣離子的硬水中或是含有鉀離子時，清潔劑的清潔能力會被降低，普通低濃度的硬水則影響不大。而清潔劑的濃度在20％以下加入小蘇打，則是能有效提高電導度使清潔力提升。

本實驗主要探討光纖性質及其生活應用。首先，本組測量所使用的光纖規格，接著改變不同變因，以測量損耗值來推斷光如何在光纖中傳輸。實驗後發現光纖越長，因吸收及微彎損耗，損耗值越大，而光纖彎曲角度越大、半徑越小、次數越多皆會因巨觀彎曲而造成損耗值增加；光纖上彎曲位置則是因全內反射、入射角度等造成越靠近入光處彎曲，損耗值越大；溫度對損耗值沒有太大的影響；波長越大則損耗值越大；而入射角度大於最大可接受角10°後，損耗值隨入射角度增加而增加。本組也將光纖用於製作一些照明裝置。一、用集光裝置來聚集光線，並用光纖將陽光導進室內來達到最小閱讀照明亮度的照明系統，二、只使用纖芯以用來製作安全照明裝置和條狀強光照明。

本研究旨在探討科學研習月刊62-2期中「鳩佔鵲巢」的問題。首先小斑鳩編號是0，喜鵲編號1、2、3、4、5，沿著圓周排列，探討餵食的順序為選第一隻編號k喜鵲餵食，下一隻被餵食的鳥是由這隻鳥開始，順時針接著沿著圓周數的第k隻鳥。接著編號r喜鵲，再由這隻鳥開始沿著圓周數的第r隻鳥，以此類推。但若餵到編號0斑鳩，會將食物吃光。探討喜鵲n隻，當食物n份、無限多份時，以及當餵食順序為順時針、逆時針交替時，所有喜鵲都吃到食物，其「位置排序」和小鳥數量之間的數學關係。並延伸討論(1)當斑鳩二隻位置相鄰時，(2)當喜鵲吃完一份食物後即飛走時。食物n份、所有喜鵲都吃到食物，其「位置排序」和小鳥數量之間的數學關係。

我們擴充”Presidential”遊戲，創發出5×5範圍內的13連方棋盤，走出最大佔地範圍，並以圖論方法分析圖特徵，得到歐拉行跡與合成結果的最長路徑。環圖最大佔地結果18≤𝐴𝑚𝑎𝑥≤22，樹圖𝐴𝑚𝑎𝑥=23。歐拉行跡遇到分叉點會增加選擇，重複踩點；遇到圈則會減少重複踩點的次數；遇到有分支的環則必先走完環才走分支。依據環特徵及分岔點數量，本研究得到圖的最長路徑4≤𝐿𝑚𝑎𝑥≤8。