以飛行主題:"沒有翅膀也能飛"參加第一屆科博館電子書比賽,榮獲佳績。
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一、前言
世界上有許多各式各樣的生物,有的在路上行走、有的在海裡悠游、有的在天上遨翔;人類很早就幻想自己能飛上天,但事與願違,因此將可以飛上天為超越凡人的表徵,如希臘神話故事中的天使、中國人古代的從天而降的神仙,這都顯示人類對飛行的渴望。但是人類的生理構造,無法真實的飛在天空,因此轉向了發展飛行器,將人類帶上天空。
而人類發展飛翔的歷史,歷經了上百年的經驗與改良,甚至運用了熱氣球的原理,以及從船、車,結合鳥類翅膀的概念,發展出許多種類的飛行器,將人類一步一步推向高空。
早期製作飛行器大多以鳥類的身體構造為發展原型,如機翼模擬鳥的翅膀,機尾模擬鳥的尾巴,然而,沒有翅膀的飛行器,也能飛行、滑翔,這就著實令人玩味了!
此電子書的主要目的,就是要讓大家瞭解,飛行器若沒有翅膀,也能飛翔滑行;並且運用簡單看似不起眼的廢棄材料,就可以製作好玩又有趣的飛行器,讓大家在享受飛行的樂趣中,理解飛行的原理;最後,讓具有科學實驗精神的小朋友們,更進一步的發展製作出自己獨一無二,飛行效果最佳的飛行器。
其他製作細節,請參考科博館電子書 相關網址 http://ebook.nmns.edu.tw/bookstore/
或本網站"課程設計與運用"章節
二、飛行器的分類
飛行器若依照重量來區分,大致可以分為比空氣重,或比空氣輕的兩種類型。
比空氣輕的有熱氣球、氫、氦氣球為主體的飛行器。比空氣重的又可分為有無動力及有動力的,無動力的以滑翔為主,如風箏、滑翔機,有動力的以常見的飛機、上下起降的直昇機。
本書介紹主要以比空氣重,且無動力的飛行器為主,大多以滑翔的方式呈現。
三、作用於飛行器的四種力量
飛機之所以會飛,最主要是取決於四種力量的交互作用,如下圖所示。
升力就是將飛行器往上抬起的力量,因為白努力定律,使得飛行器會往上升。
重力就是地心引力對物體產生的拉力。
推力就是使得飛行器往前飛的動力,一般是運用燃料轉動引擎往前推動。
阻力就是當飛行器在空中飛行時,風力對飛行器產生的阻礙力量。
由上述這四種力量的交互作用可以得知,當升力>重力飛機會往上飛升,當推力>阻力飛機會飛得較快
四、簡易飛行器的發展
當我們瞭解作用於飛行器上四種力量之後,我們就可以從飛行器為何會飛起來的因素去想想,並更進一步的去改良飛行的效果
(一)瞭解物品會飛的可能因素
1.物品很輕,容易飄浮在空中
2.有噴射的動力,容易飛上天空
3.外型很流線,可以減少飛行的阻力
(三)能製作不同種類的飛行器-分為輕於或重於空氣的飛行器,本書以重於空氣的製作為主
1.降落傘形式-紙折、條狀、環狀
2.丟擲式-環狀、空中騎士
3.迴旋式-迴力標
六、不同種類的簡易飛行器分類
(一)降落傘式飛行器
運用氣流與物品接觸產生阻力,讓物品在空中漂浮,大多是由上往下降落的形式。
種類:旋轉式飛行器(飛行魚、降落傘、飛蝴蝶)
(二)丟擲式飛行器
運用氣流與物品接觸產生的漂浮與前推的動力,讓物品在空中滑翔飛行,大多是由近而遠的飛行模式
種類:環狀飛行器、空中騎士、滑翔皇冠
(三)迴旋式飛行器
運用物品迴旋產生氣流的上升漂浮與前推旋轉的動力,藉著旋轉與前進的力產生向心力,讓物品發射出去,繞一圈回到原本位置。
種類:迴力標