如何讓紙飛機飛得更遠 主題探究

1. 如何讓紙飛機飛得更遠主題探究 余俊毅、 楊翔竣、李名宣

2. 目錄 1.研究動機 2.飛機如何在天空中飛？ 3.重力、升力、推力 4.白努力定律 5.紙飛機折法介紹 6.修改紙飛機的方法

3. 研究動機 當我開始就讀幼稚園起，我就經常在摺紙飛機，每次所摺的紙飛機，一射出去就往下墜。爸爸、叔叔也曾經教我如何摺紙飛機，但似乎還是沒有辦法維持太久，因此，我希望透過資訊競賽能更深入瞭解影響影響紙飛機飛行的因素，想找出紙飛機要如何的摺，才可以讓紙飛機飛得高飛得更遠。 • 目錄

4. 飛機如何在天空中飛？ 飛行基本的物理現象是牛頓的運動三定律，在飛行物體上的作用力有重力、升力、阻力、推進力，一切飛行現象都是由這些力的組合而成。 • 目錄

5. 重力、升力、推力 ， 當某種物體以極快的速度前進，位於物體前方的空氣，會分別在物體的上方與下方形成兩種力量，在物體下方所產生的力量，稱之為「重力」；在物體上方所產生的力量，稱之為「升力」。重力是指地球的引力，將飛機牽引於地面，升力則是把飛機往天空舉起的力量。 飛機能夠在天空中穩定的飛行，是因為重力等於升力、推力等於阻力的緣故。 目錄

6. 飛行原理－白努力定律(1/4) • 一個物體在不可壓縮、無黏滯性的流體中，會遵守白努利定律： P + ρ g h +ρ v2 / 2 = 定值 • P 是流體淨壓力，ρ 是流體密度，g 是重力加速度，h 是高度，v 是流體速率。

7. 飛行原理－白努力定律(2/4) 假設空氣為理想的流體，當飛機飛行時，空氣流經機翼上方與下方，且同一股氣流在機翼前方被切開，須在機翼後方同時會合。如下圖

8. 飛行原理－白努力定律(3/4) 此時若機翼設計成上半曲面比下半曲面長，上半曲面弧長較長，則空氣流速較快，下半曲面弧長較短，則空氣流速較慢。如下圖，流經機翼上方的空氣流速（V1）較快，下方的空氣流速（V2）較慢

9. 飛行原理－白努力定律(4/4) 再根據白努利定律，流體壓力與流體速率成反比，也就是說，流速較快的上半曲面所受的壓力較小，下半曲面所受的壓力較大。 如下圖，下方空氣壓力（P2）大於上方（P1） ，所以飛機獲得一個向上的推力，這個推力如果可以克服飛機本身的重力，則飛機就可以順利起飛了。 目錄

10. 修改紙飛機的方法(1/7) 在紙飛機機翼尾端適當的摺起弧角如果希望紙飛機在空氣中滑翔更久，則必須減低任何可形成阻力的可能性，因此最好在做成紙飛機之後，利用膠布把翼面上有重疊的紙張部位貼緊。

11. 修改紙飛機的方法(2/7) • 影響紙飛機的飛行因素：飛機結構、紙張質料、機翼尾端弧角、機翼面積、飛機的重心、飛機的重量、投擲角度、投擲力量。 • 紙飛機構造上的要素有:翼、機頭較重(因升力作用在較後如機頭過輕不能平衡) 、整體重量適中，左右平衡，有尾翼或替代物

12. 修改紙飛機的方法(3/7) • 紙飛機的基本飛行要領 • 平飛：向前水平擲出，使直飛。 • 低飛：超低空貼地面飛行，往地面用力擲出，使重力加速度和升力板平衡而低空飛行。 • 起飛：由地面水平用力擲出，飛行一段距離後向上起飛。 • 著陸：向前下方擲出，飛行一段距離後滑行降落。 • 快速轉彎：用力向前上方擲出，飛機迅速轉彎向後飛行。 • 高空飛行：用力向上空擲出，飛機到最高點翻筋斗後，繞大圓圈或平飛滑翔飛行。

13. 修改紙飛機的方法(4/7) • 影響紙飛機飛行的因素 • 是否機翼角度正確。 • 左右兩邊的機翼是否對稱、面積是否有同大小。 • 機翼翼面是否平滑、有沒有凹凸不平。 • 左右兩邊的升降板大小有沒有一樣大小。 • 升降板向上彎的角度是否一樣(角度在45°內最好)。 • 為求紙飛機在空氣中滑翔更久，就必須減低任何可形成阻力的可能性，因此最好在做成紙飛機之後，用膠布把翼面上有重疊的紙張部位貼緊。

14. 修改紙飛機的方法(5/7) 寬長翼式飛機的滑空飛行：依靠翼面積寬大，能在空氣中飄浮較長時間，因此能作長距離滑空飛行。這種滑空飛行，必須先將飛機擲射至高空，然後再慢慢滑行。擲射前必須準確調整機翼和升降板(可以高一些，但不可超過90°)，否則飛機會繞圈子飛行而已，而不會作直線滑行。

15. 修改紙飛機的方法(6/7) • 窄短翼形飛機的快速飛行：因為機翼的短窄，減少了許多的阻力，故可以快速飛行。以向正前方或向前上方用力擲射為最佳，此時的升降板可以調整至比45° 小的角度較易平衡，擲射的力量如果太弱，則機翼不容易平衡，並且容易下墜、容易下墜、掉落。這種飛行方式，如果機翼調整正確，用力適當，飛行一段距離後飛 機可以向前再度的升高角度，增加飛行的高度和距離，等於連續擲射兩次，這是紙飛機飛行技術上的突破，初學者可多練習，以體會其中的奧妙。

16. 修改紙飛機的方法(7/7) 紙飛機擲出後，可能出現下列幾種不平衡的偏向飛行： 上升後隨即下墜：這種現象稱為失速，大致有兩種因素， 可能是升降板向上彎曲角度過大或是擲射用力過猛。 急速上升的結果，升力被阻力和重力抵銷，使上升速度變成零速度，因而墜落。 【修正】：降低升降板高度。 偏右：左邊升降板比右邊高。 【修正】：降低左邊或升高右邊升降板。 偏左：右邊升降板比左邊高。 【修正】：降低右邊或升高左邊升降板。　 急速向下拋物線下墜：升降板向下彎曲。 【修正】：升降板微微向上彎曲。 旋轉飛行：升降板一邊太高，一邊太低。 【修正】：兩邊升降板同時向上微彎曲 目錄

17. 折法1

18. 折法1完成品

19. 折法2

20. 折法2完成品

21. 折法3

22. 折法3完成品

23. 折法4

24. 折法4完成品

25. 折法5

26. 折法5完成品

27. 折法6

28. 折法6完成品

29. 折法7

30. 折法7完成品

31. 七種折法飛行速度及長度比較

32. 心得 • 每一種紙飛機，都是要經過多次的試飛，例如：折法、射出去的角度、手用的力道、場地、風向、機翼是否平面，這些因素都會影響紙飛機飛行距離 • 七種折法中，我個人覺得最符合我的標準有兩種：第三、第六，這二種折法簡單又明瞭，第三種的身型是修長型；第六種則是肥胖型；由此證明：身型不會影響紙飛機飛行距離 • 第三種折法，是利用機翼往上摺（擾流板)、有助於紙飛機升力、穩定機身，飛得最久 • 第六種折法機翼較大，促使它飛得最遠

33. 資料來源 • 重力、升力、推力:資料摘錄自《小學生知識百科(精)》生活與科學篇 • 白努力定律：資料摘錄自http://www.shs.edu.tw/works/essay/2006/.../2006103119260645.pdf • 修改紙飛機的方法：資料摘錄 國立台灣師範大學物理系 物理教學示範實驗教室http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/phpBB/viewtopic.php?topic=10806 • 圖片來源：https://www.google.com.tw/search?q=%E7%B4%99%E9%A3%9B%E6%A9%9F%E6%91%BA%E6%B3%95&hl=zh-TW&safe=active&rlz=1T4ADFA_zh-TWTW460TW460&prmd=imvns&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=2_CHUOzVLOrnmAX09IGABA&ved=0CAoQ_AUoAQ&biw=1280&bih=489