自由遨翔的-紙飛機 報告製作：穆星穎 指導老師：黎家雲.

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1 自由遨翔的-紙飛機 報告製作：穆星穎 指導老師：黎家雲

2 一、研究動機 二、研究目的 三、研究方法 四、研究過程 五、研究心得 六、參考資料

3 研究動機 童年時，曾有過熱衷於紙飛機的我，最喜歡與朋友來射紙飛機，但只是好玩，並不知道為甚麼有些紙飛機飛的較遠，有些一下子就掉了，可是我們漸漸成長，更想了解許多事情的真相，所以我藉由這次的資優班專題研究報告，並藉由實驗、觀察、查詢資料與透過真實飛機飛行原因，來了解紙飛機飛行的原理

4 研究目的 了解白努力原理 了解飛機如何在空中飛行 了解滑翔機的飛行原理 自製紙飛機-哪種材質最適合製作紙飛機?
自製紙飛機-哪種造型的紙飛機能在空中飄行最久? 自製紙飛機-可增加何種裝置幫助紙飛機飄行?

5 研究器材 一般白紙、作文用紙 、廣告紙、雯彩紙、 報紙、圖畫紙

6 研究過程 研究(一)：了解白努力原理 白努力定律簡單的說就是“流體流速愈大，壓力就愈小”相反的“流體流速愈小，壓力就愈大” 若在同一平面上，只要物體質量、重力加速度、物體所在高度相等，則流速減少時，壓力便會增加。因為壓力大小的不同，所以會產生作用力，發生許多現象。舉個例子來說，棒球表面的凹凸，使得投手投出變化球時，球面壓力大小不同，而使球路彎曲，這就是因為球在經過空氣時所遭受的作用力不均衡而造成的結果。 當一個上為凸面，下為平面時，本因該是上面流經的空氣量比下面多，但經實驗證實，上、下的空氣量相同，而上面因為凸面，為了跟下面的空氣量相同，所以上方的流速會比下方快；所以結論就是“流速大的地方,壓力小;流速小的地方,壓力就愈大!”

7 要飛行基本的四個力 研究(二)：了解飛機如何在空中飛行
[1]推力；由引擎產生的推力，使飛機前進的力量，如螺旋槳或噴射引擎，方向幾乎與飛機前進方向相同。 [2]阻力：飛機的表面並不是百分之百完全光滑，飛機的外型也不是完全流線型，因此與空氣產生阻力。阻力方向與飛行方向相反。速度越快，阻力越大 [3]升力：當空氣流過機翼，機翼的設計使通過機翼上緣與下緣的氣體速度不同，流過上緣的速度比下緣快。根據白努力定律，速度越快壓力越小，因此機翼產生壓力差，視為升力，是讓飛機往上移動的主要力量。(戰鬥機可以用噴射引擎的推力垂直向上飛，使用的不是升力而是推力，此為例外)

8 [4]重力；根據牛頓萬有引力定律，每個物體都受到重力影響，產生方向對地面的力。綜合以上所說，在跑道上準備起飛時，引擎產生推力以增加速度，使飛機對空氣的相對速度增加，此時機翼產生升力，抵抗地球對飛機的重力，而向上起飛。但阻力同時產生，所以使得飛機的速度與爬升的高度也都有一定的極限。

9 飛機的飛行作用力圖

10 研究(三)：了解滑翔機的飛行原理 滑翔機與一般飛機最不同的地方-就在於滑翔機不需要任何引擎燃料就能夠在天空中飛翔，所以它必須以藉由熱空氣上升的力量來克服滑翔機本身的重力，以推力來克服空氣阻力才能飛行。滑翔機產生的升力是藉著機翼截面拱起的形狀，當空氣流經機翼時，上方的空氣分子因在同一時間內要走的距離較長，所以跑得較下方的空氣分子快，造成在機翼上方的氣壓會較下方低。因此，下方較高的氣壓就將機體支撐著，而使得滑翔機能夠浮在空氣中。這就是所謂的白努利原理。

11 根據白努利原理，飛機速度愈快，所產生的氣壓差（也就是升力）就會愈大，只要升力大於重力，滑翔機就會向上竄升。即使沒有引擎的動力，它也可以因此而升空 。
滑翔機常見的升空方式 [1]彈射升空— 將滑翔機架設在彈力繩並向後拉，由駕駛員給予訊號後放開繩索而彈射出去。 [2]汽車拖曳— 將滑翔機繫繩於車後拖曳，當達到適當的高度後，駕駛員將繩索鬆開，使滑翔機緩緩上升。 [3]絞車拖曳— 與汽車拖曳相似，只是利用固定在地上以馬達驅動的絞車來拉滑翔機。 [4]飛機拖曳— 以另一部具有足夠動力的飛機拖至一定的高度後，滑翔機脫離而自由翱翔。

12 滑翔機升空後，定會碰到熱空氣上升的氣流，否則空氣阻力會逐漸下降，降低飛行的速度，升力就會愈來愈小，重力慢慢開始大於升力，飛機就會愈飛愈低，最後降落至地面。為了讓滑翔機能夠飛得又遠又久，它必需有很足夠的升力和阻力，這就是為什麼滑翔機的機翼那麼細長；所以如何突破滯留空中的時間以及飛行高度的紀錄才是滑翔機設計與製造的最大挑戰，因此滑翔機是一種需要高度技巧與飛行知識，並懂得如何運用自然能量，才能享受遨遊天際的美妙運動。

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14 研究(四)：自製紙飛機-哪種材質最適合製作紙飛機?
這個研究總共試用了一般白紙、廣告紙、雯彩紙、報紙四種常見用紙，我們利用這幾款紙類來製作紙飛機，並藉由實驗、紀錄與觀察來決定我們紙飛機實驗的最佳用紙。實驗地點均在大廈11樓 一般白紙 廣告紙 雯彩紙 報紙

15 實驗(一) 材 質：一般白紙 實驗推測：機翼算是堅固，重量在實驗的紙飛機裡也是中等，滯 空時間應該也是不短，且重量不至於太輕，而影響飄
材 質：一般白紙 實驗推測：機翼算是堅固，重量在實驗的紙飛機裡也是中等，滯 空時間應該也是不短，且重量不至於太輕，而影響飄 行時的穩定性。 排名推測：第二名，我認為報紙過輕，雯彩紙與圖畫紙則重於一 般白紙，廣告紙則大概不至於過輕而導致影響停留在 空中的時間。 實驗結果：一般白紙類的紙飛機整體來說算是堅固的，飛行狀況 也是非常穩定，且有時也會因熱空氣的影響而上升， 但也許是重量的關係，使得紙飛機並沒有上升持續太 久而就開始飄下。 飛行時間：46秒38秒49秒40秒 平均43秒(四捨五入到個位)

16 實驗(二) 材 質：廣告紙 實驗推測：廣告紙在這實驗的紙飛機裡可算是稍輕，雖然有可能 會因為稍輕而使 氣壓控制它的飛行時間，但這實驗中
材 質：廣告紙 實驗推測：廣告紙在這實驗的紙飛機裡可算是稍輕，雖然有可能 會因為稍輕而使 氣壓控制它的飛行時間，但這實驗中 紙飛機的折法，能稍微固定機身，有效的增加飄行時 間。 排名推測：第一名，我認為廣告紙的重量能充分的利用熱空氣上 升的現象，而成為飄行時間最長的紙飛機。 實驗結果：廣告紙製作的紙飛機如預期般的因熱空氣而持續上升， 但卻因重量的關係而影響了飄行的穩定性，實在是廣 告紙紙飛機最美中不足的地方。 飛行時間：45秒34秒49秒30秒 平均40秒(四捨五入到個位)

17 實驗(三) 材 質：雯彩紙 實驗推測：在這個實驗中，雯彩紙所做的紙飛機可說是最重，且 最堅固的，不容易受氣壓影響可說是它最大的特點，
材 質：雯彩紙 實驗推測：在這個實驗中，雯彩紙所做的紙飛機可說是最重，且 最堅固的，不容易受氣壓影響可說是它最大的特點， 但也因為如此，更不容易使熱空氣幫助它上升，使得 飄行時間大量縮減。 排名推測：第四名，雯彩紙可說是實驗紙類裡最重的一項。 實驗結果：與實驗推測的一樣，因重量的關係，飛行的確非常穩 定，但相對的，重量也使得熱空氣不易助它飄行。 飛行時間：31秒35秒38秒33秒 平均34秒(四捨五入到個位)

18 實驗(四) 材 質：報紙 實驗推測：報紙在紙類中，理所當然的，算是非常的輕，雖然有 極大的可能讓熱空氣助它上升，但卻要考慮到它的重
材 質：報紙 實驗推測：報紙在紙類中，理所當然的，算是非常的輕，雖然有 極大的可能讓熱空氣助它上升，但卻要考慮到它的重 量，有可能就因報紙重量的關係而導致飄行的失敗。 排名推測：第三名，也有可能第四。因為飛行不穩定的原因，很 難確定報紙紙飛機是否能擁有長時間的飛行。 實驗結果：當報紙紙製作的飛機飛行時，的確非常不穩定，有時 飄行的時間長，有時飄行的短，但報紙的重量確使得 熱空氣充分的利用在紙飛機上 飛行時間：51秒34秒47秒30秒 平均41秒(四捨五入到個位)

19 <以上均使用同重量同款式的紙飛機>
實驗紀錄 <以上均使用同重量同款式的紙飛機> 紙類 紀錄 一般 白紙 廣告紙 雯彩紙 報紙 飄行名次 1 3 4 2 飄行時間 平均43秒 平均40秒 平均34秒 平均41秒 穩定性 好 差 最好 很差

20 研究結論 在這個實驗中，我們發現一般白紙所做的紙飛機還是最適合的材料，且它的穩定性也是不錯，不像廣告紙以及報紙製的紙飛機，飄行時間非常不穩定，時間長短差距非常大，由此可知，材質的穩定性也是真正飛機建造時，需要考量的。 白紙紙飛機可算這個實驗中，穩定性與重量可說是最平均的 因此它可利用熱空氣上升的現象，與不易被氣流擾亂的性質，來 成為這實驗中最適合的材質。

21 ․研究(五)：自製紙飛機-哪種造型的紙飛機能在空中飄行最久?
這個實驗中我們總共試用了三種造型的紙飛機，使用的這三種是我多個月來試飛，採取成績最好三種款式，雖然不同樣式的紙飛機有不同的功用，但在本實驗中主要是在於-紙飛機在空中停留的時間。實驗地點均在大廈11樓 款式一 款式二 款式三

22 實驗(一) 樣 式：款式一 機體結構：款式一的紙飛機機翼外側，因折法而加強固定，且機 體中心也有增加厚度，因此能夠非常有效的減低外面
樣 式：款式一 機體結構：款式一的紙飛機機翼外側，因折法而加強固定，且機 體中心也有增加厚度，因此能夠非常有效的減低外面 氣流對它的影響，缺點就是-毫無熱空氣的幫助，滯空 時間是否會大量減少？ 排名推測：因不易於藉由熱空氣上升的影響，我認為會因此而成 為最後一名的重要因素。 實驗結果：雖然無法藉由熱空氣上升，但卻可非常穩定的完成飄 行。 飛行時間：55秒60秒51秒57秒 平均56秒(四捨五入到個位)

23 機身內折了兩次，把重量集中在前方，且機翼外側也折了一次，減少氣流對它的影響，並使它堅固。

24 實驗(二) 樣 式：款式二 機體結構：實驗的紙飛機款式中，它的機翼是最薄且沒有其他變 化，但我認為優點在由機翼薄，使得熱空氣能發揮其
樣 式：款式二 機體結構：實驗的紙飛機款式中，它的機翼是最薄且沒有其他變 化，但我認為優點在由機翼薄，使得熱空氣能發揮其 功效，助於款式二的飛行；但相對的，機翼因為過薄， 也使得氣流很容易影響它的飛行。 排名推測：因為易於藉著熱空氣上升的影響，所以我認為會排名 在一或二名，但穩定性不佳的關係，使得名次很難確 定。 實驗結果：因為比較沒有重量(集中)的幫助，容易受氣流影響而 墜落。 飛行時間：34秒56秒51秒20秒 平均40秒(四捨五入到個位)

25 機翼平薄，容易藉著熱空氣上升，卻也容易受氣流影響使得飄行不穩定

26 實驗(三) 樣 式：款式三 機體結構：款式三等於是款式一及款式二的綜合版，它的機翼雖 然和款式二差不多，但特點在於機翼上又多了一折，
樣 式：款式三 機體結構：款式三等於是款式一及款式二的綜合版，它的機翼雖 然和款式二差不多，但特點在於機翼上又多了一折， 使得一部份重量集中於機身前端，我認為此結構飛行 能相當理想。 排名推測：因綜合了款式一及款式二的優點，所以應該能成為第 一名。 實驗結果：實驗的確證實了款式一及款式二的優點綜合，且成功 的利用熱空氣及減少氣流的影響。 飛行時間：54秒62秒57秒59秒 平均58秒(四捨五入到個位)

27 因為對折了一次在機身裡，所以使得重量集中在前(三分之一)處，也在機翼上增加了一點堅固，可成功的利用熱空氣及減少氣流對它的影響。

28 <以上均使用同材質同重量的紙飛機>
實驗紀錄 造型 紀錄 款式一 款式二 款式三 飄行名次 2 3 1 飄行時間 平均56秒 平均40秒 平均58秒 穩定性 尚可 差 好 <以上均使用同材質同重量的紙飛機>

29 研究結論 這個實驗中我們得知款式三的飄行時間最長且穩定性也最佳，它的重量也集中在前方(三分之二處)，這也是款式三為甚麼能夠穩穩的往前飛行，還有機翼的一折，使的機翼不容易受氣流的變化而影響，且它的一折不至於太厚而破壞熱空氣的幫助，這也是為甚麼款式三能夠獲得第一名佳績的主要因素。

30 研究(六)：自製紙飛機-可增加何種裝置幫助紙飛機飄行? (一)可裝置迴紋針於紙飛機前(三分之二)的地方，可幫助紙飛機飛
穩定行的方向，且減少氣流對它的影響。 (但還是會) (二)在紙飛機機翼尾端向上折起(兩邊都要)，可助於紙飛機的平衡 也會使它飄行的方向穩定。 (三)在紙飛機後端增加一個尾翼，可幫助平衡。 (四)剪兩片長方形紙條，各捲成圓筒狀(不要太厚) ，捏製成真實機 翼的形狀，黏貼在紙飛機機翼上，便可使紙飛機更容易的向上 飛行(但不能持續很久) 。 (五)多增加一片尾翼，可讓流過的空氣平均分配，使它較容易藉 由熱空氣而上升。 (六)不需加任何東西，但製作紙飛機的每個細節都一定要折好。

31 研究心得 在這次研究報告的實驗中，實在使我對於飛行的原理更加明白，並讓我確確實實的清楚到白努力原理之中的涵義，且讓我懂得如何製造出飄行能力最佳的紙飛機；不再是只想在比賽中贏得勝利，而是想了解其中的因素，並透過親自實驗來解決心中的疑問。 製作研究報告時，其實也有一些困難，並不是想像中的簡單，尤其是在找資料時，總會出現許多無關緊要的項目，實在讓我頭痛，但為了了解多年來對紙飛機的種種疑惑，我還是下定決心努力的把它完成，雖然辛苦，卻是讓我獲益良多，增加了不少知識，所以我覺得製作這個研究報告，還是非常的值得，希望以後能有更多的機會來接觸它，並期望能在下一次的報告中有更傑出的表現。

32 參考資料 紙飛機天堂 超有趣紙飛機製作：活動用篇 Multimedia Fusion Stand Alone Application軟體