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!
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、氫或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。
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。
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。
飛行器為何會飛起來的因素?
(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
(二)選擇製作飛行器的材料-便宜取得方便
1.各種類的紙張
2.珍珠板
3.保特瓶
(三)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
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-迴力鏢
不同種類的簡易飛行器分類
(一)降落傘式飛行器;(二)丟擲式飛行器;(三)迴旋式飛行器
運用氣流與降落傘式飛行器物品接觸產生阻力,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)
(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
(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:迴力鏢
課程設計的概念,最主要是讓小朋友思考會飛的物品,不一定是具有翅膀,跳脫出傳統對於飛機機翼的想法及概念。
此外,從沒有翅膀的概念,去發想什麼樣的東西是可以替代翅膀,產生滑翔的效果;
在日常生活中,我們丟棄的廢紙、吸管、保麗龍、保特瓶及餅乾糖果紙盒,都可以透過簡單的改造組合,成為最佳的飛行器材。
主要是藉由小朋友動手操作的過程中,去思考、探索東西會飛的可能原因,其中和什麼樣的科學原理有關係,並且能更進一步的發揮創意,發展出適合飛行滑翔的飛行器,產出更多不同種類的飛行器。