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第三名

魚你翼鰭飛—探討飛魚腹鰭對飛行穩定度的作用

在飛魚飛行時的影片發現,飛魚調整腹鰭來改變飛行狀態,可見在大家認為胸鰭為改變飛行主要原因之下,腹鰭在飛行時仍具作用,因此,我們測量班鰭飛魚標本、製作仿生飛魚和針對影片中的現象規劃兩項實驗:「運動行為實驗」、「風洞穩定度實驗」,發現在攻角為35~45度時,飛魚的穩定度最大。其中以A5、A7在外擴角θ5時,是最適合飛魚飛行的狀態,但又以腹鰭面積A7為最佳。

一兼二顧~摸蛤蜊兼洗褲之太陽能強效裝置

太陽能是永續乾淨的能源,但由於太陽能光電板的溫度每上升1℃會使發電功率下降約0.35~0.5%。在台灣夏天高溫炎熱,導致發電功率下降許多。我們開發了一組太陽能板散熱系統,透過適當的管路設計導引冷水,不僅有效地降低太陽能板的溫度,避免其光電轉換效率下降,更同時得到溫熱的用水。 經由本研究使用小型的太陽能板搭配金屬管製作散熱模組來評估,若以0.1L/min的流速,可將流過的水至少升溫10℃,若能放大到20 坪屋頂所能安裝的太陽能板面積,可產生約3528公升、40℃的溫熱水,足以提供標準家庭一日之用水,並且由實驗證明本研究設計的散熱模組,可實際將太陽能板進行降溫,改善輸出發電功率的下降百分比達20%。

分割移動瞥見矩形

此研究主要探討一個任意的矩形將其挖去設定的缺格形狀,接著將矩形分割成數個區塊,以因式分解法、逆推法、階梯狀切割技術、座標位置移動法等研究方法,透過平移、旋轉、翻轉,重組成另一個較小的矩形,探討能否有最少片解,並尋找其中與矩形長寬的關係。研究發現,十種缺格類型能運用特定分割策略,可有最少片數二片或三片解完成重組,進而將圖形逐步擴大尋找出一般化規律。此外將缺格為方型、P字型的矩形,探討階梯狀切割技術進階探究以最少切割片數,嘗試分析多種滿足a2+b2=c2的畢氏三元數組及滿足a2+b2+c2=d2的四元數組,歸納出能以不同的切割策略,用分割移動圖解方式得重組成正方形,並探討其一般化規律。

移線升G

本研究探討在直線上等距離n個信號發射臺,任兩個發射臺所發出的信號不被其他發射臺擋住的規則。 以mi表示相鄰兩個發射臺的斜率,若任兩個發射臺所發出的信號不被其他發射臺擋住,則必符合mi≤mi+1且 =0,其中i∈N,mi∈Z。 當發射臺的個數n=2k時,mk可分為-1、0、1三種;當發射臺的個數n=2k+1時,mk與mk+1的和分為-2、-1、0、1、2五種,可利用整數分割的遞迴關係推算出發射臺信號不被其他發射臺擋住情形的個數,其中k∈N,k≥2。 依照發射臺共線的情形,推論出直線信號數量的公式,並利用整數分割計算出不同發射臺個數的共線類型。

臺灣海峽自然環境對離岸風機穩固度的影響

此研究是探討臺灣海峽沉積物種類、風力大小及風機的水下結構等因素,進行對風機穩固度的分析。 預設在地震五弱時,臺灣灘北側及東側,位於24.0~24.5°N、118.2~120.5°E沉積物粒徑大於0.5mm,對單樁式及螺距2mm的螺紋式風機穩固度影響較大。 蒲福風級6級風,在海峽中線到馬祖的部分大約位於25.0~26.3°N、119.3°E~120.0°E,對風機的穩固度影響甚鉅,比5級風的傾斜角多約12倍;在新竹、苗栗外海至海峽中線大約位於24.0~25.3°N、120.0°E~120.5°E,傾斜角度隨著風力級數增加而逐漸變大呈正相關的態式;在臺灣灘北側及東側大約位於24.0~24.5°N、118.2~120.5°E,風級在6級以下就對風機穩固度沒有影響。且我們發現風機發電機艙重量,模擬在120克重時,風機為最穩定;在比較四種不同的螺距,發現螺距和旋轉次數於地震五弱(150RPM)時對穩固度影響較小。

5進位Kaprekar變換

我們發現任何進位的Kaprekar變換,都可以轉換成Kaprekar運算矩陣,而此運算矩陣會滿足引理2的條件。以此為基礎探討5進位Kaprekar變換,大致可分為三個層面:一是找出5進位Kaprekar常數的形式;二是經過數次的變換後Kaprekar會維持Type1的形式,對此形式的Kaprekar數,我們引進比值x與y,並且定義g(x,y),以表示經Kaprekar變換後的比值。在此基礎下討論5進位中Kaprekar變換的循環結構;三、5進位Kaprekar變換非常複雜,我們找到特定的x與y條件下,Kaprekar數的循環長度會是任意大,且存在需要進行任意給定長度後才開始出現循環的Kaprekar數列。 本文的主要結果分別對應於引理2、引理3和定理3、定理4以及定理5中。

疊「螺」「旱」—潮間帶顆粒玉黍螺Echinolittorina malaccana之觀察與行為探討

為瞭解顆粒玉黍螺Echinolittorina malaccana的站立與堆疊,是否真如國外文獻提到,是為了因應夏季炎熱天氣而產生的熱調節策略,我們利用一年半時間進行調查、實驗、探討與分析。 針對顆粒玉黍螺爬行行為,在實驗室,我們發現牠們在靜止水中會有往上爬找隙縫躲藏特性,而人工造浪模擬野外漲退潮的實驗,則發現牠們的主要活動時間會在淹水時,也就是漲潮水淹滿,或是水退時還留有的小水灘。在野外,則利用縮時攝影記錄,牠們分別在面臨乾燥及海水來臨時的行為模式,結果是一致的。 在站立與堆疊的實驗,我們發現溫度似乎只是其中一項條件,但並非絕對,潮汐水位變化、岩石隙縫密度及傾斜狀況等都關係到是否會站立、堆疊,最根本的原因是來不來得及縮進石縫。

研究微生物生態瓶-探討應用資料科學聽聲、視影

本研究透過搜尋資料,探討原理後以Winogradsky column裝置在地採集不同水源與泥漿,依據能量來源(光與養分)各呈現出不同的菌落分層;以PH值感測發現水質皆有由鹼性趨近中性的趨勢;以光學顯微鏡觀察發現了草履蟲的接合生殖現象並歸納出細菌的三種運動型態,觀察影像經分析生命科學軟體Trackmate程式定性與定量分析,使資訊視覺化除了可視化微生物的數量,也能看到分布以及聚落。 將追蹤軌跡移動距離座標數據,應用美國以資訊工程聞名的喬治亞理工學院開放軟體,透過智慧演算法感測微生物數據使資訊聲音化藉以輔助視力受損的人;本研究與4月18日PHYS.ORG科學網站荷蘭Delft University of Technology理工學院發布研究細菌游動的運動軌跡,所產生的音樂聲波似度極高,證實了本研究的創新應用價值。

細胞的社會住宅—開發應用於幹細胞培養具磁分離能力之纖維素微球

幹細胞治療為全球再生醫學趨勢。 微球是一種三維細胞培養的方式,目前最普及的微球Cytodex具價格高、需額外透析膜來分離材料與細胞等缺點,引發我們開發磁性奈米氧化鐵纖維素微球的動機。 藉由共沉澱法合成磁性奈米氧化鐵,再以乳化法將其包覆於羧甲基纖維素微球中,表面透過交聯反應使微球更加穩固。我們嘗試四種變因調控微球製程參數,成功使微球粒徑大小達到與 Cytodex 相近的長邊204.886 µm,且驗證幹細胞能於微球表面生長,並透過磁性分離快速獲得幹細胞。 本研究成果相較於市售微球透析膜方式,方便、環保且低成本。未來可進一步探討微球的光熱性質使細胞脫離微球表面,避免細胞傷害,利用化學材料設計與合成磁性微球放大幹細胞,提供更新穎的細胞培養分離方式。

改善疊椅卡住之研究

塑膠椅疊在一起椅腳間有摩擦力,當拉力小於最大靜摩擦力+椅重就拔不開,因此本研究主要探討椅腳加裝魔鬼氈、市售和自製半圓珠對於疊椅拉力的影響。先以魔鬼氈與市售半圓珠做實驗,發現市售半圓珠降低拉力效果比魔鬼氈好,且半圓珠越厚越多,則降低拉力越多。再來以三D列印製作不同厚度半圓珠做實驗,結果發現厚度5.5~6.5mm時,拉力從5.27kg降至2kg以內;厚度大於7mm以上時,拉力更降為1.55kg以內,幾乎不卡了,而且以黏貼在「中」位置(椅腳連接片)效果最好。綜合以上,建議厚度7mm以上黏貼在椅腳連接片位置即可達到不卡效果,更建議廠商直接在椅腳內部設計凸面,開模成一體成型的塑膠椅就能解決卡住問題。