第46屆--民國95年

物體在流體中受到的阻力(Drag force) F=1/2CρAV^2（C 是常數，和物體的形狀有關，ρ是空氣密度，A 是垂直投影面積的大小，V 是速度）。但是我們在實驗室中檢驗降落傘的阻力，得到的結果並不是和垂直投影面積成正比，而是和降落傘面所包住的空氣體積大小成正比。進一步，我們發現體積的高度太高也不好，它存在一個最佳高度，此一高度和底面的邊長有關。此外，我們把降落傘頂端開一小洞並製作兩層的降落傘，希望增加降落傘下降的穩定度和阻力，得到很奇特的結果。希望我們的研究能夠對想要自製降落傘的人，提供氣流流動的基礎認知。

從 8? ×? 6? 格棋盤的一子棋遊戲開始引起我們的研究興趣，進而得出一子棋是一個不公平的遊戲，而且先下者較佔優勢，但我們也解出了所有 M? ×? N 格一子棋棋盤後下者必勝的座標數列；在研究的過程中我們藉由將一子棋變形成蜂窩型棋盤時，察覺到其路徑數個數將呈費氏數增加。而一子棋遊戲規則像中國古老遊戲 ”拈 ”，所以我們發明出拈子棋，因破除了棋子走法的方位限制，也找出了後下者必勝數列而非座標數列。我們仍不滿足這樣的結果，我們知道棋手所下步數的限制會影響後下者必勝數列的生成，所以經過一連串的嘗試，我們最後把倍數的想法融入了一子棋的遊戲規則中，發明了(M，N)型棋，也找到了令人讚嘆美麗且規律生成的後下者必勝數列－泛費氏數列。

隨著物理、化學、生物等各學科的成熟，使得新興的復合學科成了當今炙手可熱的焦點，例如：生化科技(生物+化學)、奈米技術(物理+化學+生物)等，當然，它們也帶動了人類世界相當大的進步。因此，生活中看似理所當然的現象，若從不同學科的角度觀察，或許也能得到意外的收穫。本研究主要是以「物理光學的角度」分析「昆蟲複眼的視覺感受」研究的現象從「驅趕蒼蠅的清水袋」出發，試圖找出影響蒼蠅視覺最敏感的水袋顏色。然後，再以此種色光為主要，配合物理光學的成像知識與製作昆蟲複眼的巧思，分析「不同結構的複眼」在接收該色光後，其視網膜「成像的偏異情形」研究結果的發現有二；第一，複眼對紫光最為敏感，這樣的結果與「某些昆蟲複眼僅能看到短波長色光」的說法不謀而合。第二，從物理光學的角度亦能證實生命科學的說法，即「昆蟲的複眼曲度越大，對光線越為敏感」、「昆蟲複眼中小眼越多，對光線越敏感」等等。因此，本研究成功地用物理的方法解釋了昆蟲複眼的視神經感受，如此微妙結果，到底是意外呢？還是科學的神奇之處？一切的一切，將在以下的內容中說清楚、講明白....

在管的開口端吹氣，不論他端為開啟或為閉塞，管內的空氣即會振動而發出聲音，這現象的解釋如下：如右圖為一端封閉的管，有一縱波由管的開口端進入管內。此縱波若為最簡單的正弦波。當波到達閉端時，即被反射，故管內會有兩方相反方向的進行波重疊。此兩進行波的振幅、頻率及波長均相等，此兩反向而行的波合成一駐波。 因閉端附近的空氣不能往閉端外移動，故其位移為零，即為縱波駐波的波節。而開口端附近的空氣，振動位移最大，故為波腹。由上圖得見，如管的一端封閉，管長為L，在管中形成駐波的條件為， L＝λ/4、3λ/4、5λ/4 、、、或L＝n λ/4（n=1、3、5、、、、）故閉管所產生的頻率f＝V/λ＝nV/4L（n=1、3、5、、、n＝1 的頻率稱為基頻，n＞1 的頻率稱為泛音），式中的V 乃聲波在空氣中的傳播速度（V=331+0.6t），測量L 及t，可得f。

本研究在不改變傳統汽車電動後視鏡機械結構下，設計出一可自動調整後視鏡視角的智慧型汽車後視鏡。本研究首先以真值表研究電動後視鏡的機電特性，並藉以設計出一可以與原先人工控制後視鏡並存之驅動電路。微電腦單晶片被使用來控制後視鏡之轉向時間及轉向條件。後視鏡之轉角偵測乃利用方向盤帶動齒輪，藉由齒輪間的傳動並利用位置編碼器將轉角資訊轉換成為電訊號，並將訊號傳送至單晶片來控制後視鏡之轉向時間。研究結果顯示，一可隨方向盤轉動而自動改變後視鏡視角之汽車後視鏡確能減少開車時視角的因轉向而減少的問題。

本研究是利用「熱聲效應」來探討聲波冷卻的原理，並製作一個簡單的聲波冷卻裝置，而此裝置分別由揚聲器、共振管、片堆及熱交換器等四個主要部分所構成，並利用聲音編輯軟體讓揚聲器產生所需的頻率之聲波，讓共振管內產生共振駐波使工作氣體能作壓縮及膨脹，並且在片堆內能將聲能轉換成熱能以達到降溫的效果。本研究針對不同的聲波頻率、片堆間隙及熱交換器高度來探討聲波冷卻的效率。研究後發現下列幾點：一、聲波頻率愈高並不能提升冷卻的效率根據聲波冷卻的原理發現工作氣體在進行熱交換循環時有一定的週期時間，當聲波的頻率愈高則工作氣體進行熱交換的週期時間愈短，反而無法有效的進行熱交換使得冷卻的效果降低。二、片堆的間隙大小與共振管內的工作氣體性質及聲波頻率有關本研究的片堆間隙是以 357 Hz 的聲波頻率計算而得，並根據聲波冷卻的原理將片堆的間隙的大小設計成接近四倍的熱滲透深度。經實驗的結果發現在 357 Hz 的頻率下，片堆間隙愈接近四倍的熱滲透深度時所得之冷卻效果愈佳。三、熱交換銅片的高度愈高其冷卻效果愈好本研究在加裝熱交換器的實驗結果發現，於相同的片堆間隙及聲波頻率的條件下，高度較高的熱交換器之冷卻效果確實會比高度較低者佳。

本篇報告主要以尿液為電解質，並搭配金屬片為電極，嘗試組合出可使LED 燈泡發亮的尿液電池，由此證實尿液能發電。再藉由各種金屬片的組合及鹽橋的使用，找出電力超強的最佳條件。經測得銅片與鎂片為最好的電極配對，創造出「尿液手電筒」。

本研究主要是利用黏土添加氧化鋅、氧化鈦，製成抗拉模型試體，置於室內乾燥，待乾燥後放入高溫爐中加熱，以高溫 1300℃鍛燒 9 小時，並於爐中冷卻到常溫。將試驗所得到的數據帶入建材吸水率、比重及抗拉強度等公式中，並分析試驗結果。由研究可知，添加不同的氧化物，所得到的比重、吸水率及抗拉強度皆不一樣，與未添加任何氧化物的純黏土比較，添加氧化鈦可提高抗拉強度，但添加氧化鋅卻降低抗拉強度。

在科展報告上看到落地生根的葉子要離開植物體才能發芽，引起我們懷疑，我們實驗的目的在控制各種環境，希望找出使落地生根植株未離體葉子的葉緣發芽的條件，我們做了有無不定根系、亮暗、泡水或插水、還有是否去頂芽等條件，發現無根系、整株泡水、照光、去頂芽的處理方式可以使落地生根的芽有最高的發芽率和平均長度最長的根，推翻了葉子要離開植物體，產生癒傷激素促進發芽的假說，我們也從以上這些實驗發現植物激素似乎扮演了很重要的角色，並且深入研究。

Mg(s)遇水會在表面生成一層Mg(OH)2，此物質會影響Mg 進一步與水產生放熱反應，使得反應熱降低，在添加不同陰陽離子參與反應後，我們發現NH4Cl(s)可有效促進"Mg＋水"反應熱的釋放，且最高可達22\r 倍之多。此外，反應初溫亦會影響反應速率和單位時間放熱量。藉由實驗數據和書籍文獻探討，我們進一步了解NH4Cl 對於"Mg＋水"反應的促進機制。