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臺灣

風中翱翔-找出最省力的飛機機翼

首先,設計研究一來找出最好的輔助噴氣裝置。觀察到當裝置的出風口為1公分且不延長路徑時,可讓吹風機的噴氣效果 增強以便輔助觀察。其次,透過研究二改變機翼模型的材質、重量、與形狀來找出最好的機翼模型。發現,材質不會影響飛行效果。而飛機機翼形狀在寬度為10公分且形狀固定時,用長為12公分的機翼模型,可以用最少的風力維持飛行。研究三整流,發現鼓風機製造出的氣流是紊流,所以添加吸管等材料來達到整流的目的。發現,縮減吸管的直徑雖可讓氣流變穩,但也會消耗風力。在保持風力的前提下,最具有整流功能的紙加一組粗吸管柱,所以用其來輔助觀察研究四。最後在研究四,測量研究二各種機翼上層的風速,來做為研究二的討論資料。

以少勝多

本次實驗的目的是在探討若要將方格全部照射到,不同尺寸的正方形及長方形與放置最少點光源數量的關係。研究結果發現:正方形尺寸最少燈泡數量放置方式第1、3、7、9格不放置燈泡的規律性,是邊長18cm之後就會再一次循環增加,因此當正方形的邊長為n,n÷18=k…h時,放置最少燈泡數量s=n-k×4-k1(若k≧3時,s=n-(k-1)×4-k1,k1=h在第一個循環裡可以減少的燈泡數量)。寬為n的長方形,當長≧寬×2+1時,放置最少燈泡數量s=寬度,而當長<寬×2+1時,最少燈泡數量,從n×n開始會以「斜線」數列依序增加。

跳舞的油滴

我們詳細地進行了液滴開花現象相關的研究,發現不同油品發生液滴開花現象的條件並不相同,其中的關鍵是表面張力的大小。分析動態過程發現在不同條件下(酒精濃度、油品種類),液滴的擴展與收縮過程很相似。進一步使用懸滴法自行測量各種油品以及不同濃度酒精的表面張力,對照相關文獻數據確認實驗所得數據的合理性。最後,我們也嘗試統計與分析液滴開花後碎液的大小與數量,以量化的方式解釋實驗的各種現象,確認馬倫哥尼效應(液滴開花)是因為酒精溶液與蔬菜油兩種不相溶的液體表面張力相近,同時上方的酒精溶液揮發性極強而導致酒精濃度下降、表面張力增加而造成液滴碎裂開花的效果。

探討半乳糖凝集素-4在腸道沙門氏菌感染中扮演的角色

此研究旨在探討當腸道沙門氏菌感染人類腸道上皮細胞(HT-29)時半乳糖凝集素-4(galectin-4)所扮演的角色。我們用野生型(wild-type)以及半乳糖凝集素-4 剔除(galectin-4 knockout)的HT-29細胞進行沙門氏菌感染。我們首先經由CFU計數探討galectin-4對細胞內細菌量的影響,並檢測細胞釋出的LDH及IL-18和mature caspase-1的量,以此研究galectin-4是否會活化發炎體(inflammasome)。結果發現, wild type HT-29 cells相較galectin-4 knockout cells有較少的活細菌,釋出的LDH,IL-18也較少。但在經過wortmannin(一種自噬抑制劑)treatment後,wildtype HT-29 cells釋出較多的LDH,IL-18,並且也釋出了mature caspase-1。這些研究結果顯示galectin-4能夠降低細胞內活細菌的量,且能夠活化inflammasome。

彈止之間~流體對水瓶彈跳高度的影響

本研究主要探討水瓶自高處落下時,瓶內流體如何影響水瓶彈跳,我們自製跳台和彈跳瓶進行實驗,並改進測量精度,找到水瓶落地造成水彈起、瓶靜止的變因條件。研究結果如下:一、瓶內流體的流動,依過程共分為整體、分離、轉換、恢復等四個時期。二、流體進入轉換期,會將水瓶位能轉換成流體動能,主要跟碰撞時的液面曲度、水量、和液體黏度有關。三、旋轉水瓶會改變水面曲度,讓水在碰撞時產生更強的水柱。四、100g水瓶轉速大於臨界值300RPM時,彈跳次數只剩1次,水瓶落地接近完全非彈性碰撞。五、加入和空瓶等重的水時,質心高度最低,影響彈跳效果越明顯。六、液體黏度會影響瓶子彈跳,黏度較高,甘油瓶彈跳次數可達到5次,黏度較低只有2次。

寄居姬蛛對宿主選擇專一性之探討

本研究針對實驗樣區內常見的2種寄居姬蛛進行野外調查,發現寄居姬蛛有特定的宿主偏好性,原因主要跟宿主網的更新頻率、宿主網上資源豐富度及宿主對入侵物的反應激烈程度有明顯相關性,且赤腹寄居姬蛛主要寄生在人面蜘蛛及橫帶人面蜘蛛的垂直圓網,裂額寄居姬蛛主要寄生在方格網蜘蛛及泉字雲斑蛛的立體網上,研究發現關於寄居姬蛛對宿主網的選擇與氣味無關,主要是與宿主蜘蛛絲的黏性有關,根據比較赤腹寄居姬蛛與裂額寄居姬蛛腳尖對黏性物質的抗性實驗發現,赤腹寄居姬蛛腳尖較能對抗黏性物質,所以赤腹寄居姬蛛能寄生在橫絲具有黏性的垂直圓網上,如人面蜘蛛的網,但裂額寄居姬蛛則偏好活動於絲不具黏性的宿主網,如泉字雲斑蛛的立體網。

威錳先生—從錳來看反應速率

在本研究中我們觀察化學變色龍反應,藉由反應時間長短適中、材料易準備及顏色明顯易觀察的優點,我們以化學變色龍來觀察反應速率。我們設計了一套微量實驗,利用滴瓶及24孔盤,使用的溶液體積大幅縮小,至少相差50倍,達到減少環境汙染、減毒減廢,實現綠色化學的目標。另一方面我們利用手機紀錄實驗的顏色變化,並以RGB色彩分析反應速率,利用RGB相對吸收值公式,將誤差值降到最低,結果發現與過錳酸鉀濃度計算的反應速率結果一致。且我們比較利用微量移液管操作與利用滴瓶操作,發現兩種方法的結果接近,證明我們利用滴瓶操作實驗也可達到利用專業器材的準確度因此,我們推薦化學變色龍實驗代替高中化學反應速率。

「餘」霞成綺----利用組合數探討 Stirling Number of the Second Kind Triangle Fractal 與質數同餘性質

本研究旨在利用組合數來分析第二類斯特靈數在模質數下的性質。研究分為五階段:第一階段我們參考O-Yeat Chan等人的論文,並改良了其證明過程,得到一個同餘組合數。第二階段利用第一階段的奇偶性定理發現(3n n)與𝑆(2𝑛,𝑛)同餘mod2並改良論文證明,使得證明更易推廣。第三階段我們更推廣到更一般的結論:滿足𝑆(𝑝𝑛, 𝑛)≡(p'n n)(𝑚𝑜𝑑2)時,p與p'是線性關係。第四階段與第五階段繪製熱圖時,我們發現圖中存在謝爾賓斯基三角形,對此進行了研究,並成功證明斯特靈數三角形在模2與模3下具有碎形結構與謝爾賓斯基三角形,這是文獻中都沒有探討過的。

〝鍬〞援小英雄-仿生機器人在救援現場應用的研究

本研究使用仿生機器人來觀察在不同救援環境應用時之移動速度差異,透過機械結構之連桿原理進行機器人足部設計調整,以仿生鍬形蟲六足吸管機器人進行模擬實驗測試。經由研究結果得知這類型的機器人能快速平穩行走的最佳設計條件為:六隻腳結構、腳長分別為前足4cm、中足5.5cm、後足4cm時、足底材質為魔鬼氈或菜瓜布。另外,實驗中發現了適當的載重為40g時反而讓機器人移動速度也變快,為了驗證是因為足部摩擦力增加的關係,也另以無載重足部摩擦力實驗驗證了這個推論。我們又改造測試發現機器人的中後足裝上泳足時可在水中最快速移動,綜合以上研究我們成功達到了讓仿生鍬形蟲可以「從水中到陸地」與「從陸地到水中」都能穩定快速進行救援移動的目標。

回到白堊紀的海中時空

白堊紀曾經歷漫長海水滯留以及由隕石撞擊所帶來大量似浮石物質在海洋中擴散。本研究透過模擬試驗配合野外觀察與水樣分析,探索海洋生物若再次遭逢白堊紀兩類極端環境因子所可能產生的後續效應。研究結果顯示長期停滯試驗超過半年,氧化還原電位、溶氧數值將難以經由光合作用恢復,藻類更會逐漸衰老瀕死。因此海水若長期滯留將導致水質劣化、藻類生理衰退。然而衰老藻類若能伴隨健康藻類群體將有助恢復部分生理功能,因此環境復原對於災變衝擊後藻類生理恢復運作相當重要。浮石進入海洋約重量比千分之28.6就足以造成海水黏度高於血液的15mPa·s;研究中亦證明浮石可能為海星帶來衰弱症病原;因此特大浮石事件會同時經由化學與生物層面影響海洋生態。