第51屆--民國100年

電影「Three idiots」中，尿液觸電情節引起我們的興趣，尿在通電的湯匙上，真的會觸電嗎？人體電阻值差異很大，潮濕時電阻值會降低很多，增加觸電的危險。尿液電阻的個別差異也很大，但尿液柱長度愈長、愈細，則電阻愈大，而流動的尿液電阻變小。 DC110V時，尿液柱在3cm內電流達70mA以上；AC220V時，距離15cm以內可達到 10mA，皆能造成危險，而要達到這樣的電流值的條件與電極材質或溶液樣本均無明顯相關。尿液是否導致觸電的主因與「電極的距離」和「尿液柱是否分散」有關；當尿液柱集中無分散時，AC220V時，在10cm遠處可測得60mA以上的電流，而150cm遠處都還可以測得微小電流。電影情節中，尿液觸電真實發生機率很低，除非電壓極高，尿液柱集中且與通電湯匙距離很近，才有可能發生。

由於雲林地區超抽地下水引發地層下陷，導致高鐵橋墩與橋墩之間的差異沉陷日趨惡化。我們發現用Quake Catcher Network Live[1]軟體，可以將筆記型電腦中的加速度感測器所測量到的加速度值記錄下來。我們以直接搭乘高鐵的方式，利用商用筆記型電腦，記錄列車行進中的加速度值，並藉由加速度、速度、距離、時間之間的關係與定義，得到台灣高鐵橋墩差異沉陷的沉陷值，接著再以雲林縣已知的沉陷地區來驗證方法的可行性。結果發現，運用加速度感測器，來測量高鐵橋墩之間的差異沉陷是可行的。此外我們也將此方法應用於高鐵全程沿線的差異沉陷測量。總結研究結果，這個方法有利於迅速地測量高鐵橋墩的差異沉陷，不僅可以減少人力與資源，並可即時預警、減少政府的開支。相對於費時費工的傳統監測方法，新測量方法不只能夠測量橋墩的差異沉陷，同時也能反映出乘車者的感受。

由於非牛頓流體可能可以降低地震災害，故本組著手探討它的抗震應用。實驗(二)中的自製黏滯力測定儀，以自製磁浮軸承來降低摩擦力，並用光電式計時器測出黏滯力。可發現流體的黏滯力最大的為麥芽糖，最小的是食用油。實驗(四)所用的自製撞擊製震器是用斜坡上的滑車撞擊承載流體的滑車，以高速攝影機拍攝流體中的柱子的搖晃頻率，再分格分析影片。在實驗(五)中自製地震模擬器的移動平台是用輪胎驅動，且加上抽屜滑軌使其能左右晃動，並用網路攝影機由上拍攝，觀測平台上紅點的路徑，判斷對建築的破壞程度。經由自製地震模擬器的實驗結果，得知麥芽糖的避震效果最佳，玉米粉液次之，可以做為未來在抗震設計時的參考與應用。

人們因為愛美，製造了許多各式各樣的防曬品，而其中最受歡迎的，就屬防曬乳了。防曬乳製作過程中添加了許多不知名的化學添加物，這些化學添加物長期使用，不但對身體不好也對大自然不利，所以我們就希望研發一種環保且防曬效果好的防曬乳液，於是我們用可食用的白色粉末，來製造防曬乳液，並使用自製防曬乳液和市售的防曬乳液來進行實驗比較其效果，透過加熱、曝曬、照度計、自製調配、紫外線殺菌、反射遮光以及防腐等實驗，我們發現自製防曬乳的效果跟市售防曬乳液差異不大，不但較為健康天然且更省錢、環保，所以，大家都可以在家自己動手做自製防曬乳喔，讓我們一起為地球盡一份心力吧!

在老師的結婚喜宴上，有位來賓表演－「喜結良緣」，大家都看得目瞪口呆，認定它是魔術秀，但我們卻選它做為研究題材。老師說，對於這麼創新、奇幻、令人嘆為觀止的研究題材，我們不必急著了解最快、最直接的「魔術秘訣」，而應以循序漸進、旁敲側擊的研究態度，把研究重點放在：運用物理學理論，尋找成功率最高的表演道具及純熟的手法。我們終於得到出乎意料的成果，原來，它是 物理學「轉動慣量」的原理 ，我們也將以這次研究成果做為送給老師的結婚賀禮 。我們發揮下列五個創意，探索「喜結良緣」－鐵鍊拴環的物理理論。創意一、設計製作鐵鍊拴環歷程間歇攝影裝置。創意二、設計製作鐵鍊拴環歷程全程顯示裝置。創意三、設計製作左、右鍊手實驗架。創意四、設計製作標準實驗環及實驗裝置。創意五、設計鐵鍊拴環道具優劣猜測遊戲。

本研究理念主要以環保觀念為出發點，過程包含資料蒐集、環保酵素製作與效能驗證。以環保酵素在生活上的應用，挑選出四項功效，來進行實驗，驗證網路資料可信度，包括液態肥料、除蟲防蟲、除污除霉、去除油污等。期待環保酵素能取代化學肥料與農藥，也可作為天然清潔劑，減少對環境的污染，為環境盡一份心力。本研究實驗結果如下：一、環保酵素具有液態肥料的功效，可用來作為有機肥料。二、環保酵素有防止小菜蛾產卵在小白菜上，但沒有除小菜蛾幼蟲的功效。三、環保酵素沒有防蚊液的功效。四、稀釋後的環保酵素沒有除孑孓、蚊子的功效。五、環保酵素具有除污除霉的功效。六、環保酵素具有去除油污的功效。

東方利用米為原料，添加酒麴進行糖化產生酒精；西方則利用大麥為原料，其麥芽本身含有酵素可直接產生糖化作用。本實驗想試著突破傳統，以米為原料製造出結合東西方釀造酒製程的產品。 本研究探討以不同的米種為原料，進行啤酒製程發酵。利用米麴糖化取代大麥麥芽酵素，並添加酵母及啤酒花，使產品同時具有米香、啤酒風味、氣泡及苦味。實驗結果顯示，吸水率以圓糯米最高；米麴的生長情形及糖化率以30℃最佳；後發酵溫度以15℃低溫產生的酒精度最高，該溫度中又以圓糯米、長糯米、蓬萊米的酒精度為高，但5℃下的風味與口感較佳。以pH值、總酸度、糖酸比及官能品評作為風味與口感參考。成本考量下建議以圓糯米、蓬萊米及長糯米為製酒原料。

我們發現15種按照規律的轉法會使魔術方塊轉回原位，並且深入的研究其中一種轉法。藉由同餘數步數的方塊會在同一個位置上的原理，能由步數推算圖形，反之亦然。在步數與圖形互相推算的同時，發現餘數的10個特性、由除數、餘數推算被除數的算法以及最大公因數的求法還有3個等式的猜測---x、y互質時的關係。最後我們將餘數應用到日常生活當中，製造了星海羅盤。在製造的過程中，我們發現了第三個迴圈---翻轉迴圈，所以做了翻轉迴圈、餘數迴圈、方塊軌跡迴圈的探討，發現這三個迴圈有部分整數的特性。

麵包黴菌間的競爭排擠現象可能是造成不同種黴菌適合生長在不同溫度棲位的原因。研究三種黴菌互相競爭72小時後的結果發現，黴菌在競爭時生長面積及孢子數量都會比單獨生長時少。黑黴菌最具競爭優勢，其次是根黴菌，生長最差的是青黴菌。現實生活中，已被命名的黴菌高達20多萬種，競爭的結果並非只有一種黴菌存在。麵包黴菌實驗發現孢子濃度及溫度是影響族群數量的主要因素。在相同孢子濃度下，同時植入根黴菌與青黴菌，在不同溫度下二者的生長分布會出現差異。溫度在30℃以上只有根黴菌生長，溫度在20℃時青黴菌具有優勢，在不同的溫度環境下黴菌生長的情形不同。利用環境溫度差異區隔生長，黴菌間的競爭演化出不同的生態棲位。

為了解決傳統電池污染環境的問題，近年來有許多的研究者以水果作為環保電池的材料，不但解決了製造電池過程污染的問題，甚至在使用過後還能做堆肥，為大自然再貢獻一份心力。如何使這樣的電池更為實用，有需要不斷的研究與改良。我們運用生活中容易取得的硬幣和鋁箔紙分別當作電池的正負極。兩極之間隔著紗布手帕，其中手帕吸附著市售的飲料調味料和校園植物的萃取液，並以廢棄的藥罐包裹，製造出既環保又有效率的簡易電池。 參考歷屆科展雖已有不少相關研究，但依然無法解開心中的疑惑，尤其是研究的方法，均以水果或果汁、調味料作為電解液，讓人不免有不夠環保的疑慮；而此次研究，增加了校園常見野草作為研究的材料，發現在這些隨手可得的植物身上似乎又找到了一個新功用，提供有興趣者能持續研究。