第52屆--民國101年

歷經921地震後，土石已明顯造成鬆動；在平原地區，高水位的暴雨(如莫拉克八八風災)使得岸邊的房子因地基流失而倒臥在河道中；若在山區，也常夾帶著巨型枯木或大型結構物(橋梁、巨石…等)堆積在堤岸邊，這與我們實驗條件(丁壩)相當酷似，值得我們去探討之。經由老師的介紹，加上書本及網路豐富的資訊，令我們更有興趣去了解防砂壩及丁壩的主要功能，係讓高水位河水不直接衝擊堤岸(改變水流方向流向河道中心)，有保護堤岸和基腳不被損毀、減緩流速形成淤積土砂、使得淺灘有著生態活絡之作用。所以，我們設計實驗來探討河水流量、淤砂面積及防洪構造物開口大小對河川的微擾關係。

有5對男女舞者穿著5種不同顏色的舞衣(男舞者舞衣顏色各異，女舞者舞衣亦然)，圍成內、外兩圈跳舞。每當他們跳完一小節後，內圈的舞者會以順時針方向移動一個位置來交換舞伴，現在如果女生排在內圈(如圖一)，那麼外圈的男生該怎麼排，才能使得排定跳舞位置時，以及每次交換舞伴後，恰好都只有1對男女舞者穿著同顏色的舞衣。我們探討3對、5對、7對、……15對男女舞者的跳舞位置，觀察這些位置的排法，找到一種有規律的排列方式，將它稱為間隔排法，間隔排法中的間隔數以n表示，後來利用間隔排法排出m對男女舞者的跳舞位置，並說明間隔排法的適用性，最後歸納得到：當(m、n)=1且(m、n-1)=1時，就可利用間隔排法排出符合條件的跳舞位置。

本研究以心電圖(Electrocardiogram,ECG)與心臟影像分析(Imageanalysis)法，探討美洲蟑螂體位改變前、後對其心臟生理活動的影響。當頭朝上立起時，血淋巴受重力影響而不易搏出，此時心跳率增加，進而增加心輸出量；減少心臟收縮時間，同時心搏量不變，增加血淋巴單次搏出流度。頭朝下立起時，淋巴受重力影響而更易流向頭部，此時心搏量減少，進而減少心輸出量；增加心臟收縮時間，同時心搏量下降，減少血淋巴單次搏出流度，以維持血淋巴循環的恆定。我們亦發現相對於心電圖記錄，影像分析法可收集較多數據，亦不傷害蟲體。比較文獻可知姿勢改變後，人體(閉鎖式循環系統)主要透過動脈收縮以調節血壓，蟑螂(開放式循環系統)主要改變心博活動以維持血淋巴循環的恆定。

在「蟋蟀先生，今天氣溫幾度?」一書上，意外看到一篇「打個賭，熱水會先結冰」，這與我們一般的常識和所學的知識有所不同，引起我們的好奇和疑惑?再怎麼說冷水溫度比較低，理應先結冰，怎麼會是熱水先結冰呢?因此，我們上網去搜尋相關資料，雖有許多文獻肯定表示「熱水會先結冰」，但是也有部分見解持否定看法，從文獻探討中發現姆佩巴效應是在製造冰淇淋時發現的現象，因此我們抱持著盡信書不如無書，唯有透過實驗才能得到真相的態度，開始本項實驗。

使用小白板、強力磁鐵及壓克力方盒自行設計彈珠檯。目的是：用幾乎相同的初始條件，卻得到寬廣的滾珠機率分佈來顯示混沌的存在。實驗結果：(一)對一次碰撞情形而言，滾珠撞擊撞針前速度越快，反彈後落點分佈會有朝兩側偏移的現象；(二)滾珠在撞擊前的x方向的小偏差，會使撞擊後最終落點位置產生極大差異；(三)提高多次碰撞機會，但因撞針的排列是有規律的，使得落點分佈也具有規律，且排列密度越高，碰撞次數越多，分佈就越趨於一致，但前提是滾珠軌跡沒有被撞針侷限(排列密度中例外)。總之，滾珠碰撞後的落點雖無法預測，但經由多次實驗發現，滾珠落點的機率分佈具規則性且其曲線會『收斂』，符合不規則中存在規律的特性。

人類記錄聲音的歷史，從愛迪生發明留聲機至今的科技，MP3是最典型的留聲設備，而聲音的處理記錄方式，從類比信號處理方式到現今的數位化處理方式，處理的方式不同也有不同的設備。而MP3裝置是利用資料壓縮技術及記憶體，將聲音或音樂儲存在MP3記憶體中。研究中我們顛覆傳統聲音儲存方式，以紙為儲存媒介，利用二維條碼技術及聲音數位化電路，將聲音儲存在紙張上，因此紙張上方所記錄的二維條碼資料即為聲音資料。我們在利用光學閱讀裝置讀取二維條碼語音資料，並透過轉換電路再將聲音還原。

在網路上看到機器鼠的影片，我們覺得很有趣。因此我們決定自己動手製作會動的機器顫鼠。我們動手完成顫鼠的前、後腳及身體，使機器顫鼠成為不掛輪子卻能前進。中間，我們遇到各種問題。因為沒有解決策略，我們不斷觀察異象、察覺問題，完成時還會遇到功能性不完整的問題，讓我們在過程中必須尋找解決的策略以突破困境。我們得到結論：(1)重心愈往前，機器顫鼠到達終點的速度越快。(2)顫鼠後腳材質是菜瓜布最快，毛巾布料次之，橡皮最慢。(3)後腳底部貼120號或是320號砂紙時，前進速度最快。(4)旋轉臂的長度愈短時，前進速度越快。(5)前腳寶特瓶直徑7.7cm、8.8cm時，彈力大，則前進速度最快。(6)墊片愈多，旋轉臂甩動的力量愈大，離心力愈大，則前進速度越快。

我們研究出Wiimote的感測原理與影響IR發射筆的發光強度的因素及不同材質的反光特性，進而研發出~電子黑板--反光筆頭，達到在臨時組合屋教室裡能順利在黑板啟動電子白板的功能並提升學習樂趣等目的。同時，運用Wiimote的感測原理及所學和研究結果，我們舉一反三欲罷不能，研發出簡單實用的～眨眼滑鼠。

本研究是探討如何使事先未裝水的虹吸管，能在沒有加裝額外能源下順利發生，並高流量抽水，原理是利用水壓壓縮管內空氣，接著利用暴衝現象使虹吸現象發生來抽水。研究一：以手按住玻璃管上端，並將管子插入水中，接著放開按住的管口，則管內的水柱有爆衝現象，口徑2.00cm較0.20cm的暴衝高度增加50％。研究二：發現虹吸管的彎道部分：圓弧型優於直角型、口徑小於1.10cm等均明顯有利於暴衝後順利抽水。研究三：發現外管愈抽水愈快。研究四：發現管子下方若製作成漏斗型，利用流體力學連續方程式的觀念，暴衝高度可增加116%。最後研發兩款新式虹吸管，提升使用的便利性及安全性。研究可用於水族箱換水、汽機車緊急抽油、夜市之可食性油桶之抽油及不同密度油料層之取用等。

本研究以蓮霧為題材，探討非均質圓錐形浮體(蓮霧)的平衡與穩定。結果發現，蓮霧浮在水面上具有雙浮態，分別是直立式浮態(鈍端朝上)與橫臥式浮態。並透過自製蓮霧模型發現此類浮體的浮態與重心位置高低有關，重心越低則會產生直立式浮態。實驗選用蓮霧為非均質圓錐體，重心位置經測量為5/12h，較一般均質圓錐體1/4h高，且浮於水面時因重心低於浮心，使二種浮態呈現穩定平衡。並透過實驗證明直立式浮態穩定性較橫臥式浮態高。並進一步研究蓮霧在水面下的翻轉。最終浮態受到入水方式、初速大小的影響，並與第一次落下最低點時蓮霧是否呈現穩定平衡有關。初速大的落水，蓮霧最終浮態多為橫臥式；而初速小的落水，最終浮態則傾向較穩定的直立式。