制作纸火箭

通过这项翱翔的科学活动了解飞行物理学

制作一个翱翔的火箭——运用科学!了解飞行中稳定性的重要性,看看你的纸火箭能飞多远。 

乔治·雷塞克

关键概念
物理学
空气动力学
飞行
稳定性

介绍
发射!你玩过模型或玩具火箭,或者在电视上看过真正的火箭发射吗?在这个项目中,你将用纸制作简单的火箭,并通过向吸管吹气来发射它们。你能制作出飞得最远的火箭吗?

背景
所有飞行物体,从火箭到飞机到鸟类,都有一个共同点——它们在飞行时需要保持稳定。你可能很熟悉“稳定性”对于地面上的物体意味着什么。你学骑自行车时用过辅助轮吗?辅助轮有助于保持自行车的稳定,这样你就不会摔倒。这个概念也适用于飞行物。它们需要在向前飞行时保持指向同一方向,而不会旋转或翻滚,这可能会导致它们坠毁。


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你可能已经注意到,火箭和导弹通常在其底部有三角形的翼片。这同样适用于其他快速穿过空气的细长物体,如箭。这些翼片有什么作用?它们能帮助火箭飞得更好吗?试试这个项目来找出答案!

材料

  • 两张纸

  • 剪刀

  • 铅笔

  • 吸管

  • 透明胶带

  • 尺子

  • 发射“火箭”的空旷空间,例如大房间、走廊或无风的户外区域

  • 卷尺(可选)

准备工作

  • 收集你进行活动所需的所有材料。

步骤

  • 将一张纸剪成四个较小的矩形,纵向和横向各剪一半。这将允许你制作四个火箭。

  • 将其中一个纸矩形绕铅笔卷成圆筒,使纸的长边沿铅笔的长度方向。

  • 用胶带将圆筒封口,使其不会散开(但不要将其粘在铅笔上)。

  • 将圆筒从铅笔上滑下来。捏住圆筒的一端并用胶带封住。(这是你的火箭的“前端”。)保持另一端打开。这将是你的第一个火箭,没有翼片。

  • 在你面前有足够的空间——并且没有障碍物,例如家具或人——准备发射你的第一个火箭!将其滑到吸管上。将吸管向前瞄准,然后尽可能用力地向其中吹气。观察你的火箭飞行。它飞了多远?它是直线飞行还是在空中翻滚?

  • 再次发射你的火箭几次,看看它的飞行方式是否相同。如果你想记录你的火箭飞行距离,请务必每次都从同一个地方发射,并用卷尺测量到着陆点的距离。

  • 按照之前的步骤制作另一个纸火箭。记住捏住一端并用胶带封住。

  • 对于这个火箭,但是,你将制作翼片。从另一张纸上剪下两个直角三角形(在一个角有一个 90 度角)。三角形的长边应约为八厘米。你将折叠每个三角形以制作两个翼片,因此你将总共有四个翼片。

  • 画一条线,将一个三角形分成两半(从 90 度角到三角形长边的中间)。

  • 画两条与第一条线平行的线(每侧各一条),距离约为五毫米。

  • 现在,沿着这两条线向上折叠三角形。结果应该是两个三角形在空中竖立(翼片),中间用一个扁平部分连接它们。

  • 将扁平部分粘在你的圆筒侧面,朝向开口端(火箭的底部或底端)。

  • 对另一个三角形重复这些步骤,并将其粘在你的圆筒上,与第一个三角形的对面。结果应该是四个翼片,当你从任一端看火箭时,它们形成一个“+”形状。如有必要,弯曲翼片,使它们彼此间隔 90 度。

  • 将新的火箭滑到吸管上并发射它。这个火箭飞了多远?它的飞行与你的第一个无翼片火箭相比如何?它飞得更远吗?它会翻滚还是直线飞行?你认为翼片有助于火箭的稳定性吗?

  • 再次发射它几次。如果你正在测量每个火箭的飞行距离,请使用卷尺并记录它飞了多远。

  • 额外内容:尝试不同数量的翼片。例如,如果你只使用两个翼片而不是四个,会发生什么?

  • 额外内容:尝试不同形状的翼片。例如,如果你制作半圆形翼片而不是三角形,会发生什么?

  • 额外内容:尝试将翼片连接到火箭长度的不同位置。如果你将翼片放在火箭的中间或前端而不是后端,翼片仍然有效吗?

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观察和结果
你应该已经看到你的无翼片火箭最初直线飞行,但很快就失控地螺旋式飞行。它可能在空中翻滚并飘落到地面,几乎像一片从树上掉下来的叶子。这是因为火箭没有翼片来保持其稳定。如果它开始稍微转动,那么它会开始更快地转动,直到它完全失控。相比之下,你的第二个有翼片的火箭应该直线飞行,并因此飞行得更远。这是因为翼片有助于保持火箭的稳定,或指向同一方向。如果火箭稍微转动,翼片会帮助将其转回原始方向。

更多探索 如何制作吸管火箭,来自 NASA
火箭空气动力学,来自 Science Learning
稳定性科学:尾巴如何帮助风筝飞行,来自大众科学 翱翔科学:测试具有不同阻力的纸飞机来自大众科学 适合所有年龄段的科学活动,来自科学伙伴

 

此活动由科学伙伴合作推出

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