核心概念
物理學
速度
升力
勢能
動能
工程設計
引言
這裡有一個挑戰：嘗試僅透過移動手腕（不要移動肘部或肩部）來投擲紙飛機。 這很難，不是嗎？ 如果你只能用很短的距離來發射紙飛機，你怎樣才能讓它飛得很遠？ 試試這個活動來找出答案！
背景
為了起飛，飛機必須產生足夠的升力（空氣推壓飛機產生的向上力）以克服其重量（重力產生的向下力）。 飛機飛行的速度越快，產生的升力就越大。 這就是為什麼機場跑道通常很長（有時超過一英里）：因為飛機需要很大的空間才能獲得足夠的起飛速度。 它們還需要很大的空間才能安全著陸並從如此高的速度減速。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。 透過購買訂閱，您正在幫助確保未來能夠繼續講述關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事。
航空母艦是大型艦船，其甲板上設有跑道，允許飛機在公海起飛和降落。 儘管與大多數其他艦船相比，航空母艦非常龐大，但與陸基機場和跑道相比，它們卻非常小。 最大的航空母艦僅略長於 1,000 英尺，仍然不到四分之一英里。 飛機無法在如此短的距離內自行獲得足夠的起飛速度，因此它們需要藉助一種彈射器（不是你可能想象的那種將石頭扔向城堡牆壁的大型木製彈射器）的額外助推。 這種彈射器從壓縮空氣或電磁鐵等來源提供額外的能量，以幫助飛機獲得額外的速度。 彈射器鉤住飛機，幫助飛機在更短的距離內加速，以便它可以獲得足夠的 speed 和升力起飛。
但是，你不需要任何壓縮空氣或電磁鐵來製造你自己的飛機彈射器。 在這個專案中，你將使用橡皮筋製作一個。 橡皮筋儲存勢能，這為紙飛機提供了額外的動能（運動能量）——即使在很短的距離內也是如此。 這比僅僅使用你的手腕有效得多！
材料
紙
橡皮筋
鋼筆或鉛筆
回形針
膠帶或訂書機
用於製作紙飛機發射器的建築材料。 你可以使用你手頭上的任何材料。 示例包括紙板、樂高®或 K'NEX® 等積木玩具或木材。
用於發射紙飛機的空曠區域（無風或強氣流）
準備工作
要完成這個專案，你需要知道如何製作基本的紙飛機。 如果你不知道如何製作紙飛機，可以在網上和許多書籍中找到說明。
製作幾架紙飛機進行測試。 因為紙飛機很容易彎曲或損壞，所以最好多製作幾架。 確保它們都以相同的方式製作，以用於本次活動。
用膠帶或訂書機將回形針固定到每架紙飛機的機頭上。 回形針外側的直杆部分應向後指向，與飛機底部平行，以便它可以作為掛鉤連線橡皮筋。 掛鉤上會受到一些拉力，因此請確保其牢固。
練習用整個手臂投擲紙飛機。 你能把飛機扔多遠？ 投擲時你移動了多少手臂？
現在嘗試僅使用手腕投擲飛機。 保持肩膀和肘部靜止。 現在你能把飛機扔多遠？
接下來，嘗試使用非常簡單的“彈射器”發射飛機。 將橡皮筋的一端鉤在鉛筆的末端（例如，在橡皮擦旁邊的金屬環周圍）。 將飛機機頭上的回形針鉤在橡皮筋的另一端，然後向後拉伸橡皮筋。 將飛機向前對準並釋放。 現在飛機飛多遠？ 與你移動手臂或手腕的距離相比，你必須拉伸橡皮筋多遠？
步驟
現在使用工程設計流程來製作更永久的飛機發射器。
考慮一下你設計的標準。 你需要製作一個裝置來支撐橡皮筋。 它需要足夠堅固，以便在你向後拉橡皮筋時不會塌陷。 你還需要確保紙飛機在發射時不會被裝置卡住或鉤住。
畫幾張你的設計草圖，然後選擇一個來製作。
製作你設計的原型。 你可能會發現事情不像你想象的那樣組合在一起，你需要更改你的設計。 這沒關係！
測試你的紙飛機發射器。 它可能不會在第一次嘗試時就完美執行。 你可以對你的設計進行哪些更改以使其更好？
不斷改進你的發射器並再次測試它（如果需要，可以再次測試）。 這個過程稱為迭代，設計師和工程師在他們的工作中經常使用它。 飛機的飛行距離與你用手臂或手腕投擲時相比如何？
額外內容：你發射飛機的角度如何影響其飛行距離？
額外內容：嘗試使用不同長度和粗細的橡皮筋。 有些比其他的更好用嗎？ 你認為那是什麼原因？
觀察和結果
你可能發現僅使用手腕很難將紙飛機扔得很遠。 你的手腕的運動範圍比整個手臂小得多，並且很難讓飛機獲得足夠的速度以進行長距離飛行。 然而，橡皮筋在拉伸時可以在相對較小的距離內儲存相當多的能量。 用橡皮筋製作的發射器可以在更短的距離內讓紙飛機快速飛行，讓你比僅用手腕發射得更遠——甚至可能比你用整個手臂發射得更遠！
更多探索 製作紙飛機發射器，來自科學夥伴
飛向蔚藍的天空：彈射器發射飛機的科學，來自科學夥伴
航空母艦的工作原理，來自 Howstuffworks.com
彈力科學：拉伸的橡皮筋充滿了勢能！ 來自大眾科學 兒童 STEM 活動，來自科學夥伴
本活動由科學夥伴合作推出
