物理與天文學

本實驗主要在探討鉻剛球碰撞產生的情況與能量的傳遞，我們改變的變因有： (1)球落下高度、 (2)鉻剛球大小(兩種規格)、 (3)兩球撞擊的中間物材質(鋁箔、白紙、銅片)、 (4)中間物材質的厚度。 發現球自愈高的高度落下後產生碰撞，中間物(置於底下鉻剛球的上方，如：鋁箔)所產生的同心圓面積愈大；而大球相撞產生的同心圓也比小球相撞所產生的大。就碰撞後反彈高度而言，大球碰撞後反彈高度比小球碰撞後反彈高度來的高。與銅片有相同厚度的6層鋁箔，其碰撞產生的面積與銅片的卻不相同，可見不同材質的硬度及彈性，亦是影響面積大小的因素之一。

本研究主要目的在於利用現有的天文資料庫搜集星團成員星，並探討疏散星團中短週期變星的類型與空間分佈，以及星團在銀河系中的運動狀態，希望能對疏散星團的演化有更進一步的瞭解。英仙座雙星團在天空中的投影很靠近，以往文獻認為此雙星團可能相互影響，因此我以此天體當研究目標。除了線上天文資料庫檢索結果可以用來分析星團成員及基本物理參數，我還利用青藏天文台來取得觀測資料以填補研究中變星數據的不足。利用2MASS測光數據及蓋亞巡天自行數據，此雙星團我挑選出共約80個成員星，另外我分析了51顆變星，其中有17顆星是經由本次觀測得到的新週期。根據該天體的自行與徑向速度，其運動狀態是以一快一慢的速度朝向銀心運動，並皆以銀心為中心相同方向旋轉，且在垂直銀盤方向同時向下遠離銀盤。

A simple and cheap bubble film experiment system was constructed by us. Although it is simple, it can observe the phenomenon similar to those observed in the wind tunnel system or PIV system. But because of gravity, bubble film become a little more complex. We programed some codes to analyze the data and showed bubble thickness is proportional to the Reynolds number. The low frequency sound can make bubble film rotate. And we also study the wing’s attack angle, from 0 to 75 degree with interval of 15 degree, discovering the 15 degree is the best flying attack angle.

我們使用了直流電源進行感應電流的測試，結果發現直流電源因為電流穩定，所以無法產生感應電流，只有在打開電源或關閉電源時才會有。於是我們用打點計時器設計了自動開啟與斷電的裝置，使直流電不斷地開啟與斷電，造成源源不斷地感應電流，但此裝置的輸出功率太小。接著我們使用了簡易的振盪器形成振盪電路，使直流電可以有交流電的效果，透過許多測試，最後利用細線編織而成的麻花辮來繞線圈，解決因集膚效應所造成的損耗，接著用倍壓式整流電路，將交流電轉成直流電，使原本的傳輸效率大大提升，最後再透過鋁片的反射，使接收線圈的效果再度提升。

This study completes an air vibration equation expressed wind speed slope and wind speed. First, preliminary experiments identified air vibrations when wind speed differences occurred over distance. Several air fans were connected in series and the rotational speed of the air fan was adjusted to vary the wind speed with distance. At this time, only certain pendulum oscillates during a particular wind speed slope. It was expected that the pendulum would shake because the frequency of the air due to the slope of the wind speed was equal to the natural frequency of the pendulum. In addition, relatively short pendulum swings in large wind speed slope, long pendulum swings in short wind speed slope. After calculating the natural frequency of the seasonal growth of fruit using the physical factors model, we experiment how resonant frequency was related with cone length, angular width, wind speed, velocity and secondary derivative. the actual experiment analyzed the natural frequency of the fruit and resonance from the air vibration as the linear function of the wind speed, velocity, and secondary derivative. The experiment determined that the pendulum of a specified number of frequencies resonated with a particular wind speed pattern. It is judged that the vibration of air is related to first derivative of wind speed depending on speed and distance. However, it is very difficult to express the flow of nonlinear fluids as a function of simple function, particularly the effects of air vibrations caused by wind speed second derivative, which appeared to be associated with forces. This is a task that needs to be solved through further research.

臨床上，人工血管與心血管支架常因血栓導致其使用壽命減短，甚至造成病人生命危險，而血栓起因乃為血小板活化。氧化石墨烯為新穎二維材料，其於醫學方面的應用也極具潛力。本研究藉由微流道觀測系統，透過光學顯微鏡直接觀測氧化石墨烯表面與血小板間之交互作用，再進一步使用紫外光還原氧化石墨烯表面，並使用原子力顯微鏡(AFM)、X光光電子能譜儀(XPS)、凱爾文探測力顯微鏡(Kelvin Probe)等檢測氧化石墨烯表面性質。 經實驗證實，鍍有氧化石墨烯之表面在流動狀態下，可有效地減少血小板的活化與貼附，並推測因氧化石墨烯表面帶有負電荷，可排斥同帶負電荷之血小板，以達到減少血栓生成的目的，未來可進一步應用在人工心血管支架上，延長其使用壽命。此研究突顯了改善人工血管與支架表面性質與其臨床上應用的重要性，而材料表面修飾也為優化臨床應用提供一個可行方法。

本研究旨在探討正多角柱內所產生之肥皂泡膜形狀，以及改變正多角柱邊長與高度比例時，所發生的對稱破缺的現象。在初步研究中我們發現，正五角柱內的肥皂泡膜確實存在對稱破缺的現象，因此我們希望進一步確認並理解箇中奧秘。我們的研究將以實驗觀測做基礎，然後在理論上配合最小曲面的面積近似解來分析，為了將實驗與理論作結合，我們透過免費的數學軟體GeoGebra來進行數值模擬計算以及圖形展示，並使用薄膜干涉測量討論皂膜的厚度，對皂膜受力的影響。

自轉是塑造恆星演化的關鍵物理因素（A. Maeder et al. 2012），然而，在一些研究當中，模擬恆星演化仍會選擇忽略旋轉的影響（Pietrinferni et al. 2004），這開啟了我探討自轉在恆星演化扮演的角色之興趣，於是展開以下研究。MESA（Modules for Experiments in Stellar Astrophysics）為一專業天文物理界中普遍使用之電腦程式，能模擬各種恆星演化場景，本研究藉由MESA模擬不自轉至具自轉程度差異之恆星演化模型，探討其演化過程之變化及最終狀態之差異。研究結果分析發現自轉混合導致不同殼層位置之元素有更好的對流性，因而產生較好之化學同質性質 (Chemical Homogeneous)，而自轉效應在驅使恆星進入presupernova階段亦有一定程度的重要性。

不同於歷屆科展使用如浮沉子(2)、硬幣(3)、試管(5)等”沉體”在”凹”水面上對表面張力做研究，我們使用乒乓球作為”浮體” 並且於”凸”水面上做實驗，過去研究cheerios effect(6)的實驗多使用簡化的模型，忽略了沉體兩側的作用力只考慮沉體與容器邊壁的作用力，因此，我們強調的是，討論浮體兩側液面上因接觸角的差異所產生的水平側向力，並使用電流天平直接量測水平側向力的大小，我們釋放浮體使用影格分析法研究浮體的運動，最後我們得知浮體於液面上運動的機制。

本研究在探討介面活性劑對二氧化矽電流變液在外加電場下黏度的影響。主要是用沉降法測試溶液的黏度。經甘油以及90%甘油水黏度的測量後，確定此方法可行。 測量二氧化矽電流變液的黏度後，發現黏度和電場的平方成正比。在電流變液中加入不同體積的介面活性劑triton X-100，發現介面活性劑體積百分濃度為3.75%、二氧化矽體積百分濃度20%和介面活性劑體積百分濃度為1.875%、二氧化矽體積百分濃度10%的流變效果最佳。研讀介面活性劑橋理論後，我推測造成上述差異是介於兩二氧化矽粒子間介面活性劑的量。當介面和法向量的夾角接近90度時其作用力為最大；而介面活性劑的量稍微多或少時，因為角度的改變，使其作用力減少而黏度減少。觀察電流變液中氧化鐵粒子在低電壓和高電壓的運動，發現粒徑較大的粒子在高電壓下無法運動，推測為高電場下鍊與鍊之間距離縮小造成。