關鍵概念
空氣動力學
阻力
飛行
力
引言
你有沒有想過降落傘是如何工作的——或者哪些設計特徵對於減緩某人的下降速度最重要？降落傘有許多不同的形狀和尺寸，但它們的工作原理基於相同的通用原則。在這個活動中，你將測試不同尺寸的降落傘，看看降落傘尺寸的變化如何影響飛行。你認為哪個效果更好：更大的降落傘還是更小的降落傘？
背景
在跳傘運動中，一個人從非常高的高度從飛機上跳下，穿過空氣墜落，然後釋放降落傘以幫助跳傘者減緩下降速度並安全著陸。降落傘是如何如此有效地打破自由落體的呢？
當跳傘者墜落時，重力將人和他的降落傘拉向地球。重力可以使物體墜落得非常快！降落傘減慢了跳傘者的速度，因為它產生了空氣阻力，或阻力。空氣向上推降落傘，併產生與重力相反的力。當跳傘者墜落時，這些“推拉”力幾乎處於平衡狀態。*
材料
• 厚重型垃圾袋
• 剪刀
• 尺子
• 繩子
• 四枚硬幣
• 膠帶
• 一個安全的高處表面，離地面約兩米。一個好的地方可能是安全的陽臺、平臺或操場平臺。
• 秒錶（精確到至少 0.1 秒）
準備工作
• 剪開垃圾袋，使其成為一張平坦的塑膠片。
• 從垃圾袋上剪下兩個正方形。使一個為 20 釐米 x 20 釐米（約 8 英寸 x 8 英寸），另一個為 50 釐米 x 50 釐米（20 英寸 x 20 英寸）。
• 在每個正方形的四個角上打一個結。
• 將繩子剪成八段，每段長 40 釐米（約 16 英寸）。
• 將每段繩子的一端系在每個結上，將繩子定位在結的正上方。
• 對於每個正方形，用一隻手握住正方形的中心，用另一隻手拉動所有的繩子以將它們收集起來。用一個單結將繩子的自由端系在一起。
• 用膠帶將兩枚硬幣牢固地粘在每個正方形繩子的末端。你認為硬幣的目的是什麼？提示：你可以先嚐試讓正方形在沒有硬幣的情況下飄落到地面，看看會發生什麼。
• 你的降落傘現在可以測試了！
步驟
• 將秒錶和降落傘帶到你找到的安全高處表面，該表面離地面約兩米。
• 從高處釋放較小的降落傘，並計時它落到地面需要多長時間。再試這個降落傘兩次，每次都從相同的高度釋放。平均大約需要多長時間才能落下？
• 從相同的高度釋放較大的降落傘，並計時它落到地面需要多長時間。再試這個降落傘兩次。較大的降落傘大約需要多長時間落下？
• 哪個降落傘落到地面花費的時間更長？你認為這是為什麼？
• 額外內容：用垃圾袋上不同尺寸的正方形制作更多降落傘。測試你的新降落傘。你是否看到降落傘的大小與它們落下所需時間之間存在明顯的趨勢？
• 額外內容：在這個活動中，你測試了一個變數——降落傘的表面積——但還有許多其他變數會影響降落傘的工作效果。再次嘗試此活動，但這次改變製作降落傘的材料（你可以嘗試尼龍、棉布、薄紙等）、降落傘的形狀、繩子的長度、繩子的重量、負載（透過增加或減少硬幣的數量）或降落傘掉落的高度。改變這些其他變數之一如何影響降落傘的工作效果？觀察和結果
較大的降落傘是否比較小的降落傘花費更長的時間落到地面？
降落傘有多大（換句話說，降落傘的表面積）會影響其空氣阻力或阻力。降落傘越大，阻力越大。在這些降落傘的情況下，阻力與重力相反，因此阻力減慢了降落傘的下降速度。因此，較大的降落傘，由於其更大的阻力，比小的降落傘需要更長的時間才能到達地面。儘管重力在較大、稍重的降落傘上比在較小、較輕的降落傘上更大，但較大降落傘上阻力的相對增加大於重力的增加。
*更正（2012 年 9 月 19 日）：本段最後一句錯誤地描述了阻力和重力對跳傘者的影響，已在釋出後刪除。更多探索阻力計算器，來自 Aerocon
跳傘，來自物理教室
降落傘下降計算，來自 Randy Culp
降落傘：尺寸重要嗎？，來自科學夥伴
本活動由以下機構合作推出：科學夥伴
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