用纸制作旋转飞鸟

科学伙伴的趣味旋转科学活动

与物理学一起飞翔!了解直升机如何保持升空,尝试这个有趣的、充满曲折的科学活动!

乔治·雷泽克

核心概念
重力
重量
升力
空气动力学

介绍
你见过直升机在空中飞行吗?你有没有想过它们是如何飞行的——或者你是否可以尝试自己驾驶一架?这个有趣的活动将帮助你开始在家制作一个简单的纸直升机。你还将学到一点关于是什么让这些神奇的飞行器保持在空中的知识。

背景
直升机通过旋转叶片产生“升力”来保持在空中。有了足够的升力,飞行器就可以克服重力,重力会将物体向下拉向地球。像带有旋转叶片的直升机这样的飞行器被称为旋翼机,这与传统的固定翼飞机不同。


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在这个活动中,你将制作一个简单的纸直升机,称为“旋转飞鸟”。与真正的直升机不同,旋转飞鸟没有电机来使其叶片旋转。然而,由于其特殊的形状,叶片在下落时仍然会旋转。这会产生额外的升力,即使在它下降时也能减慢旋转飞鸟的速度。因此,它会比你把同一张纸揉成一团并扔下去时下落得慢得多。你认为在旋转飞鸟上添加纸夹作为重量会使其下落得更快吗?尝试这个活动来找出答案!

材料

  • 可访问打印机的计算机,用于打印旋转飞鸟模板(如果您无法访问打印机,可以使用尺子和铅笔根据在线模板绘制自己的旋转飞鸟模板。)

  • 打印纸

  • 剪刀

  • 几个纸夹

  • 秒表(可选)

  • 一个安全的高处,可以从中投放旋转飞鸟(例如,你可以让一个成年人站在椅子或脚凳上。)

准备

  • 从此pdf下载并打印旋转飞鸟模板。如果您无法访问打印机,可以下载该文件并在计算机上打开它,然后使用铅笔和尺子根据模板中的尺寸在一张纸上绘制旋转飞鸟的形状。

  • 按照模板上的说明剪下并折叠你的旋转飞鸟。

步骤

  • 现在是时候投放你的旋转飞鸟了!你认为它被投放后会发生什么?让一位成年人帮助从安全的高处(例如站在椅子或脚凳上)投放它。旋转飞鸟是如何下落的?

  • 现在,以相同的方式,从相同的高度,再次投放旋转飞鸟几次。你认为多次投放它的重要性是什么?

  • 现在,在旋转飞鸟的底部夹上一个纸夹,然后再次投放它。你认为它会下落得更快吗?密切注意。夹上纸夹后,它是如何下落的?

  • 继续一次添加一个纸夹到你的旋转飞鸟上,并在每次添加新的纸夹后投放它。当你添加越来越多的纸夹时,你观察到了什么?

  • 你也可以使用秒表来计时旋转飞鸟在不同数量的纸夹的情况下下落所需的时间。写下时间以帮助你记住当你添加不同数量的纸夹时它下落的速度有多快。你发现了规律吗?

  • 额外内容: 尝试用不同类型的纸张制作旋转飞鸟,例如打印纸、手工纸和卡纸。不同类型的纸张下落速度不同吗?

  • 额外内容: 尝试修改旋转飞鸟模板或制作你自己的设计。例如,如果你使“翅膀”更长或更短或更窄或更宽,会发生什么?如果你使翅膀的边缘呈波浪形或锯齿形而不是直线形,会发生什么?如果你使翅膀弯曲而不是矩形,会发生什么?尝试各种不同的想法,看看会发生什么。然后尝试设计你自己的旋转飞鸟——一个尽可能慢速下落的旋转飞鸟。

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观察和结果
当你投放旋转飞鸟时,它需要不到一秒的时间才能开始旋转并减速。这就是为什么你需要从高处投放它的原因——它仍然需要一定的垂直空间才能开始旋转。一旦旋转飞鸟开始旋转,它应该“像直升机一样”缓慢地落到地面。当你添加纸夹时,旋转飞鸟应该下落得越来越快,直到最终它下落得太快以至于根本不旋转。

尝试你自己的旋转飞鸟设计可能是一个有趣且具有挑战性的工程活动。可能没有一个“最佳”旋转飞鸟的单一设计。有些设计可能比其他设计下落得更慢。但是,如果你过于大幅度地改变尺寸,旋转飞鸟实际上可能会变得不稳定并翻滚到地面而不是旋转。

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此活动由科学伙伴合作推出

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