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臺灣

反泡泡的變形之舞:拉格朗日分析看見動力系統

入射界面活性劑滴第一次觸碰水面時可能直接入水,也可能不會穿透,形成水珠,但在高度較高而使其產生液柱之後再次掉落時,某些情況會產生反泡泡,本實驗將探討其發生條件。並且研究反泡泡在水中的運動情形。首先,我們設計並建立了一套穩定產生反泡泡的裝置,以確保其生成的可控性與重現性。其次,我們透過調整內部液體的密度,探討內部液體密度對反泡泡運動情形的影響。另外我們利用生成大量反泡泡使他們發生碰撞並探討其運動方程式。

運用機器學習強化探測重力波訊號

本研究欲利用機器學習演算法,透過觀察重力波訊號來判斷黑洞融合訊號的時間。本研究 的數據來源於雷射干涉引力波天文台的開放資料庫,我從中獲取最被廣為認定的64筆原始數據,並生成具有不同黑洞質量與不同訊噪比的模擬信號。我將模擬信號與不同噪聲混合 後,進行強度調整、Q轉換和資料白化等數據處理,並提取資料的統計量,將其用於訓練三種決策樹演算法和兩種迴歸演算法中。最終研究結果顯示,決策樹演算法的判斷能力優於迴歸演算法,以及指出強度差值的標準差是最關鍵的特徵,重要性達全體特徵的27%。 我們的模型在重力波訊號判斷上表現出較高的效率,並成功降低了模型的複雜度,使其更適合實際應用。

「濕」在必行 ── 雨天對最大靜摩擦力的影響

連續雨天引發穿拖鞋上學是否安全的討論,我們發現課本裡對水與摩擦力的關係探討有限,因此透過實驗研究四種水量(0mL、5mL、30mL、67mL)下,不同類型鞋子(運動涼鞋、拖鞋、慢跑鞋、登山鞋)、地面材質(磨石子、標線、通學步道、柏油路)、重量(38g、500g、1000g)和鞋紋(樣式、數量、外框)與摩擦力的關係。結果顯示,在磨石子地上,拖鞋遇水就滑,應避免穿著;運動涼鞋、慢跑鞋、登山鞋相對防滑;柏油路防滑效果最佳,標線遇水就滑;重量可以增加摩擦力;沒有特定的鞋紋樣式能在四種不同水量下都有高摩擦力;鞋紋數量多和無框設計有助防滑。影響摩擦力的因素很多,未來還可以進一步研究鞋底材質與步行方式等的影響。

擋水神器-特斯拉閥的探討

特斯拉閥是一種神奇的發明,能利用管路的設計,達成流體在一個方向上流動時阻力最小,而在相反方向上流動時產生顯著的阻力的目的,我們想要運用在阻擋水流來降低災害上,我們的研究有以下的發現:(1)特斯拉閥的進水口角度為40度及出水口角度為30度時,減流的效果最佳;(2)特斯拉閥的支流愈寬,減流的效果愈佳;(3)交錯型主水道略優於對稱型主水道,但結構較複雜;(4)水流愈強,特斯拉閥減流的效果愈好;(5) 水的溫度與鹽度對於特斯拉閥減流效果沒有太大影響; (6)前後排列支流的特斯拉閥效果優於平行排列支流,且支流數量愈多,減流效果愈佳。

潔淨從錠開始-清潔錠之探究

生活中小蘇打與檸檬酸都是很棒的清潔利器 , 各種發泡錠更是利用酸鹼中和的特性所製造出的物品,許多人用此性質自製屬於自己的各式發泡錠。我們從二氧化碳產生量、溶解、硬度、清潔、防黴的角度思考。經研究發現,五種比例清潔錠中小蘇打和檸檬酸的配製比例,以2:1製作最好,它在清潔、防黴都有較好效果。想要增加硬度,可以添加玉米粉。想要強化防黴效果,可以再添加薑黃。想省錢,可以用鹽代替薑黃製作清潔錠。

微粒瀰漫,誰「霾」弄潮州?─高屏地區PM2.5時空變遷與擴散機制探討

本研究透過整合環境部空品測站與智慧城鄉微型感測器的資料,輔以Python及R語言進行大數據整理與統計分析,並搭配QGIS空間分析工具,深入研究高屏地區冬季空氣品質惡劣的原因,並剖析2025年三場空汙事件的時空變化與擴散機制。結果顯示,高屏地區近年整體汙染雖有改善,但仍存在著區域差異與季節差異。冬季時,受東北季風與地形影響水平擴散不佳,再加上低混合層與逆溫現象導致垂直對流缺乏,汙染物容易滯留。分析發現,高屏地區測站的溫度、降雨日數與PM2.5有著高度負相關。本文透過感測器資料的逐時空間分布圖,搭配風向與地形影響,說明汙染物如何透過環境風場與海陸風的傳輸機制累積於高屏地區下風處且難以擴散,導致「潮州延遲」效應的發生。

「風」形萬變:探討地形效應對風速變化的影響

本研究從老師在蘭嶼旅行時發現各地風速差異很大,推測風向和地形是影響風速差異的重要因素,進而探討不同類型地形障礙對風速變化的影響。研究方法包括製作蘭嶼地形模型及不同尺寸的地形障礙模型,利用風洞、風袋和熱線式風速計測量不同情況下的風速和風向。實驗設計考慮尺度問題,確保風洞流場符合大氣動力特徵。研究結果顯示,地形對風速影響複雜且多元,在自然界中,各種地形因素交互影響,形成複雜的風場環境。

二氧化鋯量子點在文物修復與減碳科技應用的潛力

本研究成功以水熱法在 110°C 下合成了約3.90 nm 大小的ZrO2量子點(QDs)。此設計的ZrO2 QDs 能隙為5.03 eV(波長λ < 300 nm),在可見光和紫外光範圍內無明顯吸收特徵,呈現高度惰性和穩定性,適合應用於抗紫外線塗層或顏料。而ZrO2 QDs 表面豐富的氧空位與不同溫度下的CO₂轉化率及CO/CH₄產物選擇性相關。氧空位為帶部分正電的酸性活性位,CO2作電子受體為路易士酸。經氧氣環境加熱處理後的ZrO2 QDs 能提高CO2轉化率且在低溫條件下選擇性較高能促進電子轉移生成CH₄(每分子8e⁻ 轉移)。不同金屬簇(如Fe、Ni、Co和Cu)表面修飾後,Fe-ZrO2 QDs 被證明為最佳催化劑,低溫下更有效促進CH₄生成,且優於ZrO2 QDs。這顯示Fe與ZrO2間存在顯著的強金屬-載體相互作用(SMSI),提升Fe捕捉CO₂分子的能力。此特性突顯ZrO2於碳減排技術的潛力,能有效將CO₂轉化為可再利用的碳基燃料或化學原料,為減少溫室氣體提供實用解決方案。

「蝕」無忌憚—空蝕效應中空穴產生的機制及特性之探討

本實驗探討空蝕效應空穴產生和氣泡附著於鋁箔紙上的情形。我們使用超音波洗淨機為製造超音波場的工具,將固定大小的鋁箔紙放入超音波場中產生破洞,透過破洞在鋁箔紙上的分布,推論在腔體裡氣泡的分布與傾向附著的部分,也利用顯微鏡在微觀下更仔細地觀察破洞的擴張情形,藉以得知氣泡如何在鋁箔紙上附著。 實驗中我們利用不同觀察方式,推論出氣泡在鋁箔紙上造成破壞的位置,也利用顯微鏡實際觀察破洞,確認我們的推論,使用顯微鏡實際看到破洞後,我們透過破洞的變化,建立許多模型,最後根據我們推導出的理論製作程式,模擬一個完整的鋁箔紙,按照這些氣泡產生與附著機制產出的破洞分布,和實驗結果有無相符,再次證明我們對氣泡的理論。

風水輪流轉-探討颱風和季風共伴效應對台灣降雨的影響

本研究探討颱風與東北季風共伴效應對台灣降雨及災害的影響。透過歷年颱風案例發現,共伴效應可能會導致多地嚴重淹水、道路斷裂、人員傷亡等災害。本研究自製雨量模擬實驗平台。模擬結果顯示:颱風從不同方向接近,降雨分布不同:當颱風從東北方接近台灣時,東部、北部雨量較多;颱風從台灣東方接近時,東部的雨量較多;颱風從台灣的東南方接近時,南部的雨量較多。單獨模擬東北季風時,台灣北部雨量最多,其次是東部,把東北季風的降雨量和颱風的降雨量相比,東北季風帶來的雨量較多。在共伴效應模擬時,實驗結果有兩種可能:颱風和東北季風產生共伴效應,使東部和北部的降雨量增加;東北季風風速增加,可能會破壞颱風結構,使雨量減少。