國中組

本校位於阿里山之下，鄰近阿里山森林鐵道，我們從小接觸森鐵旅遊，愛上森林鐵道氛圍。從網路新聞中看到有關阿里山小火車翻覆的事件層出不窮。於是利用國中自然課程中學習到有關力學能轉換和數學課程中學習到有關重心的概念。想探討阿里山小火車翻覆情況跟那些變因比較有甚麼特殊關連，因此選用車廂中重心分布情況、坡道的彎曲程度和坡道的高度來做實驗分析探討。 所以我們利用生活科技課程學習到的3D列印技術，來製作不同曲率的軌道，將不同重量的砝碼放在不同滑車的位置上，模擬出不同重量的乘客坐在不同位置的森林小火車上，當滑車行經在不同曲度的軌道時觀察記錄滑行距離和出軌的機率，藉此實驗研究探討森林小火車翻覆情況跟乘客乘坐重心分布情況、坡道的彎曲程度和坡道的高度有甚麼影響。

本研究在康士維錯覺的基礎上，進一步探討中央漸層色彩對其 相鄰色塊影響之行為，並與相機拍照加以比對。首先本組設計不同中央漸層變化圖片，讓20位受試者進行顏色辨識測試，結果發現中央漸層的色彩不僅會對兩側色塊的明暗產生影響，連本身的色彩也會看起來不一樣。再以相機拍攝設計好的圖片，將其存成RAW檔的格式，再以image J程式分析其顏色變化情形，經分析後發現：1、靠近中央亮區一側的色塊確實會變比較亮；2、相鄰兩色塊連接處都會互相包含彼此些許的色彩；3、兩側色塊的顏色會因中央漸層色彩的形式而有所影響，此外、比較兩者結果，具有一致性的發現意謂著康士維錯覺不僅僅只是大腦解讀造成的，還掰和光學及影像處理等問題。

本研究透過JY61P六軸加速度陀螺儀與ESP-32S控制板，製作出球形水流流場監測模組。先以沙崙海水浴場的海岸立體模型進行實驗，藉由Unity 3D軟體與C#程式編寫繪製出路徑圖，擬合出研究水域的水流狀況。由實驗得知沙崙海水浴場海岸立體模型的鳥喙處水流會朝岸邊繞行；而海岸線中間與南側岬角的水流皆沿著海岸線向鳥喙處移動，與參考文獻之研究結果吻合，確認本研究所設計的簡易水流流場監測模組可行性與準確性。 由本研究建立出的水流流場監測模組系統，在青山瀑布水流流場監測實驗中發現在瀑布水潭中，不同的深度會有不同的水流差異產生；且在不同位置可能會有斷層式的地形高低變化，因此在未知水域活動時，應注意水域環境狀況以確保自身安全。

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。

看過震動型風力發電機與鬼動草現象後，便思考是否能結合兩者製作出一台「現代鬼動風水儀」？ 風經障礙物會因康達效應改變風場，本研究利用壓電效應偵測風在震動裝置後端產生的卡門渦街，藉由分析電訊號偵測不同障礙物所產生的風場。自定義葉片的等效邊長，發現電壓約和等效邊長、平方風速成正比；另外，不同迎風角度、擺設狹縫或遮住半邊葉片都會使pp板產生小波，牛奶瓶紙則是可以建立迎風角度的預測模型。狹縫的電壓放大倍率可用三次函數擬合。遮住半邊葉片時牛奶瓶紙會產生共振放大效應(鬼動現象)，而擺設圓柱則會使電壓增強，並且能建立電壓預測模型。 本研究成果可用來製作分析微小風場變化之大數據收集裝置，提供訓練AI及建立新的應用方向。

自製光度計作為溶液濃度大小檢量的工具效果媲美分光光度計。手機色彩APP以色碼值換算出歐式距離，找出其與濃度的關係，可作為簡易判斷濃度範圍的工具。 找出室內空汙游離甲醛的源頭，建議祭祀減香，非水性指甲油減少使用，水性乳膠漆使用較油性漆好。 將蝦殼再製成幾丁聚醣，將菜葉果皮製成環保酵素，兩者皆證實可捕捉游離甲醛，一次達成廢棄物回收再利用和捕捉甲醛二大目的。 小蘇打、幾丁聚醣、茶渣及蘋果酵素等可消除溶液中甲醛。 幾丁聚醣、蘋果酵素、蔬菜酵素、橘子酵素分別與乳膠漆混合，塗抺在牆面上，可捕捉游離甲醛；或將上述物質與輕質土混合可捕捉游離甲醛兼當裝飾品。幾丁聚醣凝膠製成濾網搭配自製空氣濾清箱可有效使室內游離甲醛濃度降低。

沃辛頓射流是指物體掉入液體中後，在液體下形成空腔，經由表面張力的作用，空腔收縮並向上噴射的水流。瞭解射流機制與抑制射流引發的噴濺，在機械潤滑與公衛領域是重要的課題。本研究透過空腔與容器的交互作用，影響射流的形成空腔形變會改變表面張力的合力方向，使得局部收縮速率不同，進而影響射流的高度與方向。透過改變空腔兩側形變的程度，我們可以有效控制射流偏移方向，本研究進一步透過自製頂針，讓空腔局部變形，藉此產生射流偏移，證實張力波並非射流偏移的主要因素。本研究的成果，為射流的 研究提供一個新的觀點：空腔弧度大小決定收縮速率與方向，未來可藉此影響空腔收縮，協助科學家降低空蝕現象對機械的破壞。

探究水流中單擺擺盪變因的影響，確認擺盪的物理機制，用於發電裝置優化調控。單擺實驗以動能轉換參數f*X評估效能高低，於實驗中發現阻礙物兩側流速差造成偏移力並產生渦流，若渦流結構完整，說明流速差大，偏移力大。擺長越長，渦流頻率(f)降低且擺幅增大；擺錘直徑增加使f降低、擺幅及渦流直徑增大。流速10cm/s下，最優單擺-擺錘直徑5cm、擺長20.5cm、33.7g。加阻流柱(擺)可降低f增加擺幅；水流速與共振擺長有量化關係。擺盪發電組的圓筒密度接近水時有較佳的發電效益，於不同流速下，改變擺長可調控發電組之震盪頻率使之共振，增加擋板可增加發電組擺幅使發電效能提升。

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。

1889年，約瑟．伯特蘭(Joseph Bertrand)展示了以下問題：「圓內隨機一弦大於圓內接正三角形邊長機率為何？」並提出三種解法，而每一種解法都分別得到不同的答案。我們發現其他正多邊形也有類似情況，歸納出其中的規律，並且將伯特蘭的解法推廣為第四種，這種解法可以在範圍內任意產生無限多種機率。接著推廣到立體空間中探討，也同樣發生悖論，這些不一致的情況蓋提議敘述不清所致。