飞环回旋

大多数纸飞机都是扁平的,但这些纸环真的可以飞!

关键概念
重力
推力
升力
阻力
 
导言
制作和放飞纸飞机都很有趣。大多数设计都类似于微型飞机——由折叠的纸制成,带有机翼、稳定器,有时甚至还有襟翼。这些作品看起来像是准备好翱翔。然而,有些设计,比如你可以在这项活动中尝试的设计,看起来非常笨拙,人们可能会认为它们根本不会飞。看看它是否真的会翱翔!
 
背景
尽管有许多不同的纸飞机设计,但几乎所有设计都具有扁平的翼状结构,像传统的飞机一样,这有助于产生升力,使飞机保持在空中。这项活动中的飞机让人想起菲利普·斯威夫特的设计,该设计曾参加大众科学国际纸飞机竞赛(1967年),它从两个环而不是机翼获得滑翔所需的升力。普通的机翼有翼尖,会产生涡流,增加阻力(这对于试图保持在空中的物体来说并不理想)。提供升力的环没有翼尖,因此阻力较小。“飞环”的流线型形状也使其易于准确投掷。
 
材料

  • 剪刀

  • 尺子

  • 笔或铅笔(可选,用于测量要裁剪的纸张)

  • 3x5英寸索引卡(或文件夹或其他一些硬纸)

  • 一张打印纸(或类似的硬纸)

  • 透明塑料胶带

  • 硬塑料吸管(没有弯曲顶部的那种)

  • 卷尺(或长绳子)

  • 开放空间——室内或室外——你可以投掷纸飞机并测量飞行距离。长走廊或大房间可能最适合室内。在户外,尽量找一个没有风或风不大的时间和区域。

  准备工作


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  • 使用尺子(和笔或铅笔)沿着索引卡的短边测量一英寸的增量。

  • 将文件卡纵向剪成三等份,生成三个一英寸宽、五英寸长的条带。(如果您使用硬纸,请使用尺子制作三个一英寸宽、五英寸长的条带。)

  • 将一块胶带放在一个条带的短端。将纸卷成一个完整的环,并将两个短端粘在一起。

  • 将另外两个条带首尾相连放置,使其稍微重叠。将它们粘在一起,制成一个长条带。

  • 在另一端放另一块胶带。将条带卷成一个更大的环,并将两端粘在一起。

  • 将吸管的一端放在一条胶带的中间。将大环放在吸管的顶部,并将胶带向上折叠到环的两侧。

  • 这部分可能有点棘手:在吸管的另一端放另一条胶带,并将小环非常小心地压在胶带上。移动它直到它与大环对齐,然后用力按下胶带。这看起来像你以前见过的任何飞机吗?你认为它滑翔得怎么样?为什么?

  • 使用另一张纸制作你最喜欢的标准纸飞机。(有关想法,请参阅“更多探索”部分的“纸飞机”链接。)

  步骤

  • 准备好放飞你的“飞环”!握住吸管中间的飞环,小“环”在前面。像投掷标枪一样投掷它。(可能需要一些练习才能掌握投掷技巧)。它滑翔得怎么样?

  • 指定一条“起跑线”,你可以从那里投掷两架飞机。

  • 投掷飞环。测量从起跑线到它着陆的位置。它飞了多远?

  • 至少重复此操作两次。它飞行的平均距离或中位数距离是多少?你认为它会击败纸飞机吗?

  • 练习投掷你的标准纸飞机。它滑翔得怎么样?

  • 现在站在你的同一条起跑线上,投掷标准纸飞机。测量从起跑线到它着陆的位置。它飞了多远?

  • 至少用标准纸飞机重复两次。它飞行的平均距离或中位数距离是多少?

  • 哪种纸滑翔机飞得最远?它们的飞行模式是否不同?你是否需要以不同的方式投掷它们?

  • 额外内容:尝试通过添加物来改变每架飞机的动力。在小环的底部放一个回形针。当你的飞环载货时会发生什么?如果你在标准飞机上添加相同的货物,它会有类似的效果吗?

  • 制作一个用两根吸管制成的超长飞环。它比短的飞得更远吗?为此,在一个吸管的末端切一个小缝,捏住它,使其适合插入另一个吸管内,然后用胶带将它们粘在一起。

  • 制作一个双飞环。使用两张索引卡在一端并排创建两个小环,在另一端并排创建两个大环。额外的环会对它的飞行方式产生影响吗?

观察和结果
同样的原理适用于所有飞行器。重力将它们向下拉,但同时空气也有助于将它们托起。如果你掉落一张平坦的纸,它会飘落到地面,左右摇摆。为了到达地面,纸张必须将空气推开。每次纸张摇摆时,它都会让更多的空气流过,并且它会更接近地面。由于一张平坦的纸张必须将大量空气推开,因此它会缓慢下落。将同一张纸揉成一团,它会径直下落而不会飘动。纸团的重量与之前相同,但空气可以轻松地绕过它,并且它会快速下落。
 
为了使物体在空中滑翔,必须在将滑翔机向下拉的重力和滑翔机在空中滑翔时产生的升力之间取得平衡。设计必须平衡这些力,以便滑翔机在重力的拉动下向前移动。
 
什么有效?什么完全无效?科学探索的另一个部分是跟踪你的结果。记录你尝试的改动。如果你想出了一个你喜欢的新设计,请分享它!

更多探索 是什么让纸飞机飞起来?,来自 Scholastic
飞机上的四种力,来自 NASA
纸飞机,来自探索馆
旋转飞艇,来自探索馆
 
飞环回旋由探索馆开发,并刊登在Exploralab: 150 种探索你周围神奇科学的方法第76页。Exploralab由探索馆创建,是一本带领好奇的孩子科学家(8至12岁)进行24小时家庭调查、实验和发现的书籍。

此活动由探索馆合作推出

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