製作紙火箭

透過這項翱翔的科學活動了解飛行物理學

製作一個翱翔的火箭——運用科學!瞭解飛行中穩定性的重要性,看看你的紙火箭能飛多遠。 

喬治·雷塞克

關鍵概念
物理學
空氣動力學
飛行
穩定性

介紹
發射!你玩過模型或玩具火箭,或者在電視上看過真正的火箭發射嗎?在這個專案中,你將用紙製作簡單的火箭,並透過向吸管吹氣來發射它們。你能製作出飛得最遠的火箭嗎?

背景
所有飛行物體,從火箭到飛機到鳥類,都有一個共同點——它們在飛行時需要保持穩定。你可能很熟悉“穩定性”對於地面上的物體意味著什麼。你學騎腳踏車時用過輔助輪嗎?輔助輪有助於保持腳踏車的穩定,這樣你就不會摔倒。這個概念也適用於飛行物。它們需要在向前飛行時保持指向同一方向,而不會旋轉或翻滾,這可能會導致它們墜毀。


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有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事。


你可能已經注意到,火箭和導彈通常在其底部有三角形的翼片。這同樣適用於其他快速穿過空氣的細長物體,如箭。這些翼片有什麼作用?它們能幫助火箭飛得更好嗎?試試這個專案來找出答案!

材料

  • 兩張紙

  • 剪刀

  • 鉛筆

  • 吸管

  • 透明膠帶

  • 尺子

  • 發射“火箭”的空曠空間,例如大房間、走廊或無風的戶外區域

  • 捲尺(可選)

準備工作

  • 收集你進行活動所需的所有材料。

步驟

  • 將一張紙剪成四個較小的矩形,縱向和橫向各剪一半。這將允許你製作四個火箭。

  • 將其中一個紙矩形繞鉛筆捲成圓筒,使紙的長邊沿鉛筆的長度方向。

  • 用膠帶將圓筒封口,使其不會散開(但不要將其粘在鉛筆上)。

  • 將圓筒從鉛筆上滑下來。捏住圓筒的一端並用膠帶封住。(這是你的火箭的“前端”。)保持另一端開啟。這將是你的第一個火箭,沒有翼片。

  • 在你面前有足夠的空間——並且沒有障礙物,例如傢俱或人——準備發射你的第一個火箭!將其滑到吸管上。將吸管向前瞄準,然後儘可能用力地向其中吹氣。觀察你的火箭飛行。它飛了多遠?它是直線飛行還是在空中翻滾?

  • 再次發射你的火箭幾次,看看它的飛行方式是否相同。如果你想記錄你的火箭飛行距離,請務必每次都從同一個地方發射,並用捲尺測量到著陸點的距離。

  • 按照之前的步驟製作另一個紙火箭。記住捏住一端並用膠帶封住。

  • 對於這個火箭,但是,你將製作翼片。從另一張紙上剪下兩個直角三角形(在一個角有一個 90 度角)。三角形的長邊應約為八釐米。你將摺疊每個三角形以製作兩個翼片,因此你將總共有四個翼片。

  • 畫一條線,將一個三角形分成兩半(從 90 度角到三角形長邊的中間)。

  • 畫兩條與第一條線平行的線(每側各一條),距離約為五毫米。

  • 現在,沿著這兩條線向上摺疊三角形。結果應該是兩個三角形在空中豎立(翼片),中間用一個扁平部分連線它們。

  • 將扁平部分粘在你的圓筒側面,朝向開口端(火箭的底部或底端)。

  • 對另一個三角形重複這些步驟,並將其粘在你的圓筒上,與第一個三角形的對面。結果應該是四個翼片,當你從任一端看火箭時,它們形成一個“+”形狀。如有必要,彎曲翼片,使它們彼此間隔 90 度。

  • 將新的火箭滑到吸管上併發射它。這個火箭飛了多遠?它的飛行與你的第一個無翼片火箭相比如何?它飛得更遠嗎?它會翻滾還是直線飛行?你認為翼片有助於火箭的穩定性嗎?

  • 再次發射它幾次。如果你正在測量每個火箭的飛行距離,請使用捲尺並記錄它飛了多遠。

  • 額外內容:嘗試不同數量的翼片。例如,如果你只使用兩個翼片而不是四個,會發生什麼?

  • 額外內容:嘗試不同形狀的翼片。例如,如果你製作半圓形翼片而不是三角形,會發生什麼?

  • 額外內容:嘗試將翼片連線到火箭長度的不同位置。如果你將翼片放在火箭的中間或前端而不是後端,翼片仍然有效嗎?

[分隔符]
觀察和結果
你應該已經看到你的無翼片火箭最初直線飛行,但很快就失控地螺旋式飛行。它可能在空中翻滾並飄落到地面,幾乎像一片從樹上掉下來的葉子。這是因為火箭沒有翼片來保持其穩定。如果它開始稍微轉動,那麼它會開始更快地轉動,直到它完全失控。相比之下,你的第二個有翼片的火箭應該直線飛行,並因此飛行得更遠。這是因為翼片有助於保持火箭的穩定,或指向同一方向。如果火箭稍微轉動,翼片會幫助將其轉回原始方向。

更多探索 如何製作吸管火箭,來自 NASA
火箭空氣動力學,來自 Science Learning
穩定性科學:尾巴如何幫助風箏飛行,來自大眾科學 翱翔科學:測試具有不同阻力的紙飛機來自大眾科學 適合所有年齡段的科學活動,來自科學夥伴

 

此活動由科學夥伴合作推出

© .