第49屆--民國98年

一般對於鐵製品或是鐵屑的拾取，都是利用磁力以單動的方式進行撿拾，對於工廠內大面積的地板整理上就比較不方便，因此我們研究設計製作出一可連續安全的拾取鐵件裝置，由於在設計製作過程中會使用永久磁鐵，因此我們對永久磁鐵的一些特性進行分析與實驗，在磁鐵的特性研究中，利用游標高度規製作實驗器材，來量測當磁極排列方式及距離不同因素下，磁力變化的影響，同時使用高斯計量測磁極排列方向與不同距離時的磁通密度，了解較佳的排列組合方式。了解磁鐵的特性後，根據實驗結果及機械設計的原理製作連續拾取裝置，最後完成我們需要的功能與目的。

以相對實力的概念計算第n節點的對手Xn之實力，藉此評估對手Xn對自己的威脅程度；以函數b0判斷旁子樹選手實力升降對己身造成的優勢或威脅；由勝率一般式Pn(Q1)計算各選手晉升至第n節點的勝率；定義實力發揮度Fn(Qi,Aj)用於計算選手Qi於賽程表Aj中的實力發揮度；定義賽程表現率Sn(Qi,Aj)評估賽程Aj對選手Qi勝率的影響；分別以選手重實力、最新組重實力、累乘組重實力預測各賽程將晉級的選手；檢驗模型計算之勝率是否得以預測實際冠軍。

過去生物模擬在螞蟻的社會行為已有完整的研究，例如：擁塞學中利用螞蟻出巢路徑探討人類塞車等等問題。但是在人類軍事行為中顯少有模擬生物的情形，而瑪以這種社會性昆蟲卻有可能發展出複雜的防禦機制，因此我選擇防禦速度較其他以中快速且在野外灌木、喬木混合林中常見的樹棲蟻－懸巢舉尾蟻（Crematogaster rogenhoferi）來探討防禦行為及模式。探討方向分為出巢、歸巢時間、出巢後的路徑、範圍、數量，經過一連串的實驗，將彙整的數據探究其中的關聯並推衍公式。初步的實驗結果：攻擊後有固定的出巢防禦及持續防禦時間，約為20 分鐘；在攻擊初期的防禦路徑為：以攻擊點為中心向外10公分往返，以圓形擴散；防禦數量最高峰皆約450 隻懸巢舉尾蟻。在之後將用白天夜晚、攻擊物是否停留以及攻擊點的位置不同，這三項變因來進行防禦行為的比較。

本研究是以環球城市數學競賽2000 秋季賽國中組初級卷4×4 方格的填格問題，尋找解答，試圖從解題過程中，發現填格的規則，進而延伸應用至N×N 方格。研究分析，方格內的空格可分成四個角落位置（只有2 個相鄰的方格）、邊緣位置（有3 個相鄰的方格）以及內側方格位置（有4 個相鄰的方格）三類，進而運用 這 三 種 圖 形 來尋求出填格規律。研究結果顯示，在N×N 的方格中，當N 為奇數時，無法找到覆蓋方式；而當N 是偶數時，可以找到覆蓋的方式，並進一步分析研究，當方格是N×N＝(4T)×(4T)時，數字總和為4K2+2K，當方格N×N＝(4T＋2)×(4T＋2)時，數字總和為4K2+6K+2；同時觀察所繪製的解圖，無論是(4T)×(4T)或(4T＋2)×(4T＋2)類型，均是為左右對稱的圖形，除了可應用所推得的公式來求解之外，亦可直接迅速繪製這二類的解圖，以解決題意。

笛卡爾結合幾何與代數，讓我們了解直角座標的美，體認代數與幾何有著密不可分的關係，因此本研究中結合數列和平面圖形－正方形、六邊形、三角形，按著左轉或右轉的規則行走舞動的軌跡，交織出多種複雜卻具有規律的有趣圖形。我們利用方格紙及GSP軟體繪製出這有的像風車、有的像烏龜的圖形並進行歸納、推測與證明。研究結果顯示：轉彎時的角度和方向是影響圖形的變化最關鍵的因素；利用外角和與對稱等相關性質可證明舞步圖形是封閉圖形與否。舞步數列的循環次數與舞步軌跡所圍成的面積、周長、重疊線段的長度在研究中也都可得出個別之通式。

纖維素是最豐富的再生能源之一！如何有效的將多醣組成的纖維素水解成單醣並加以應用是生質能源發展上的一大難題。我們以真菌Trichoderma reesei 纖維水解酵素作為對照組，研究兩種新發現的昆蟲纖維水解酵素CH1、CH2 與纖維素是否具有結合區位，同時探討結合區位對不同纖維素的影響，並進行水解反應。蛋白質電泳實驗證實T. reesei纖維水解酵素確實能與纖維素結合。家蠶生產的CH1、CH2 因體液未純化，改採西方墨點法分析。參酌實際水解的結果得知：具結合區位的CH1 較無結合區位的CH2 水解效率高。昆蟲纖維水解酵素(CH1、CH2)較商業用真菌酵素(T. reesei)水解效率高。本實驗使用具東方特色的家蠶作為生產CH1、CH2 的平台，除提高效率外，亦可作為台灣生技發展領先全球的特色。

發電的方式有很多，有火力發電、核能發電…等，不過這些發電方式都會有環境汙染的問題。環保的發電方式如風力、太陽能…等，那聲音是否能發電呢？我們運用喇叭中線圈與磁鐵的相互運動來發電，並研究如何使發出電壓加大的方法，找出適當的方式使LED發出亮光。運用這樣的研究希望可以開發出效率較高，且較不易產生汙染物的發電方式，進而能將這種發電方式應用在日常生活中。

本研究探討不同種類漆的耐熱實驗發現，天然漆(朱合漆、無油透明漆、有油透明漆、生漆)的耐熱效果較化學漆及噴漆佳。另外，天然漆的耐酸、耐鹼、防腐蝕、抗氧化程度、保溫保冷效率都比化學漆及噴漆好。以顯微鏡微觀天然漆分子顆粒聚合體較小且分散，易散熱，燃點較高；而化學漆分子聚集成樹枝狀，噴漆分子聚集成一團，不易散熱，燃點較低，與實驗結果相符合。本研究也利用雄黃、朱砂、二氧化鈦、亞甲基藍、氯化亞鐵等調出不同顏色的漆。並計算出每層漆的厚度約40 微米。而且實際製作千層漆的藝術品。

家中頂樓的【自然排風器】，只靠熱空氣上升的動力推動扇葉。其日月不停轉動的力量，讓我想到了發電的可能性。最初我們使用一顆電壓12V的機車用直流馬達當發電機，結果當自然排風器轉速在0 ~ 50rpm時，可以輸出電壓0 ~ 2V，證明自然排風器發電機的可行性。一般馬達必須在高轉速下才能有較大的輸出電壓，而自然排風器轉速大約在70rpm以內，且扭力不足，於是我們在自然排風器正上方安裝一個強扭力馬達來穩定排風器的轉速，並將發電機改安裝在排風器的下緣，終於取得13V以上的大電壓，可以對蓄電池充電。若一個自然排風器發電機可充飽一個電池，那麼許多個自然排風器發電機串聯起來，其電壓及電流就足夠全家照明所須的電源，這是一個相當值得開發及推廣的再生能源電力。

我們利用數位相機＋顯微鏡觀察斜紋夜盜蛾的顯微構造，並與斜綠天蛾做比較。我們發現斜紋夜盜蛾必須蛻皮才能更換體色，斜綠天蛾只需要兩天就可以變色。斜紋夜盜蛾在下午4~6 點最活躍，這時最適合捉蟲或是撲滅牠。我們利用塑膠瓦楞板自製多孔隙陷阱，搭配夜盜蛾最喜歡的芋頭泥誘餌，再將其放置在葉面處，能最有效誘捕夜盜蛾幼蟲進入陷阱。