如何讓紙飛機飛得更遠主題探究

余俊毅、 楊翔竣、李名宣

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

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。

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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。

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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。

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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。

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

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

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。

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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。

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

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。

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。

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。

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。

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

折法 1

折法 1完成品

折法 2

折法 2完成品

折法 3

折法 3完成品

折法 4

折法 4完成品

折法 5

折法 5完成品

折法 6

折法 6完成品

折法 7

折法 7完成品

七種折法飛行速度及長度比較機型 時間 長度 評比1 3.7秒 693公分2 5.5秒 616公分 飛得最久3 5.3秒 1078公

分機型最適合久飛

4 4.2秒 924公分5 2.9秒 1232公

分需要用力擲 , 才能飛得遠

6 4.8秒 1386公分

飛得最遠

7 2.4秒 770公分 飛沒有多久就陣亡了 , 而且飛不遠

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

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