國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

科學遊戲實驗室   回首頁   

翻滾紙翼二部曲

飛行效果令人驚奇的滑翔紙翼!

器材:保麗龍板、保麗龍切割器、板子、鎳鉻線、乾電池、螺絲釘
操作步驟與現象

  本網站曾介紹以電話簿紙張製作的「翻滾吧!紙翼」,如果改用保麗龍製作,效果更佳,可以一直飛行而不會掉下來喔!

  由於需要的保麗龍很薄,雖然國外網站買得到,但是相當貴,因此建議自行製作切割保麗龍的工具。製作方法與注意事項如下:

1.在文具行購買保麗龍切割器,有大小不同型式,建議購買大支的切割器,然後將保麗龍切割器的鎳鉻線取下。

2.取一表面光滑的木板(例如美耐板),將鎳鉻線以螺絲釘固定在木板上,而鎳鉻線上下都以一個金屬墊片固定在螺絲釘,如圖一。注意:金屬墊片的厚度決定了切割保麗龍的厚度,建議使用厚度約0.1公分的墊片。

3.保麗龍切割器的鎳鉻線通常都很短,因此螺絲釘之間鎳鉻線的寬度約8公分即可。而固定時,如果鎳鉻線太鬆,必須將螺絲釘再旋轉緊一點,但是注意不要將鎳鉻線扯斷。

觀看製作保麗龍影片(0.6M)

4.完成後,接上電線與乾電池,讓鎳鉻線發熱以切割保麗龍。保麗龍板可以在文具店購買,建議購買厚度寬一點的保麗龍板。

5.乾電池的數量不能任意決定,因為特定長度的鎳鉻線需要特定的電壓,不能隨意串聯或並聯乾電池。建議直接使用購買的保麗龍切割器的電池盒,再接上連接線即可。

6.接通電源後,先以一小片保麗龍試驗是否可以順暢的被切割。確定後進行切割時,將保麗龍板平壓在木板上(如圖二),輕輕用力壓著保麗龍板慢慢推,當感覺有阻力時,速度就要放慢。切割完成就可以得到薄薄的保麗龍片,可以開始製作翻滾紙翼了。

7.首先,將圖三影印放大為 20公分X 4.8公分,接著步驟如下:(1)貼在保麗龍薄片上,依形狀大小剪下二片長條形。(2)如圖四,將二片保麗龍片的頭尾,以小片的膠帶黏貼固定,原則上膠帶越小越好,避免增加太多重量。(3)將黏貼好的保麗龍片的中央稍微折一下拉開,形成開口笑的形狀,但是不要開得太大,略為張開即可,完成後如圖五。

觀看實驗影片(1.3M)  (點選下載 製作圖形

玩法

  如同「翻滾吧!紙翼」,取一板子(寬度要寬於製作好的翻滾紙翼)當為製造上升氣流的工具。如圖四,在釋放翻滾紙翼時,手指頭需要稍微壓一下,讓紙翼翻滾,再以板子推動,就可以讓翻滾紙翼一直翻滾前進,不會掉下來!注意:場地必須沒有風,而且建議必須在室內玩,因為翻滾紙翼很輕,非常容易受到空氣擾動的影響。

  操作時,試著以板子控制方向,可以讓翻滾紙翼左轉或右轉喔!

原理
  請參閱「翻滾吧!紙翼」網頁。  
延伸的科學遊戲--空中衝浪

  上述的翻滾紙翼構造簡單,而且效果相當好。另一種設計是製作二片有如機翼的紙翼,就能類似滑翔機的滑翔,有如乘著上升氣流的衝浪,而不是翻滾。製作方法如下:

1.影印圖七放大為13.5公分X 4.8公分,貼在保麗龍薄片上,依形狀大小剪下二片長條形。

2.將二片保麗龍薄片排成「/\」的對稱形狀(如圖八),在中央銜接處以小片的膠帶黏貼固定。

3.製作完成後,需要進行一些調整,調整方法與原則如下:(1)不要用板子,先直些釋放紙翼後觀察滑翔情形(釋放時輕輕往前推一下),如果不會筆直的滑翔而會左右偏向,表示紙翼左右重量沒有平衡,則在偏向的方向的紙翼剪掉一些(剪短)再試驗。(2)確定不會左右偏向(或偏向不嚴重),則使用板子推動紙翼,觀察滑翔過程是否穩定?如果不穩定,必需以膠帶調整。

4.調整原則如下:(1)如果紙翼會上揚再往下掉、再上揚再往下掉,代表紙翼太輕,則在紙翼頭部中央處再貼上一小片膠帶(黏貼位置如圖九)。(2)如果紙翼容易往下直墬,表示紙翼太重(未貼膠帶之前,通常不會有此情形),則將中央的膠帶剪短一些。需要的膠帶長度通常只有1公分左右。

 

 觀看實驗影片(0.9M)  (點選下載 製作圖形

有了經驗與心得,可以挑戰難度更高的紙翼,如圖十、圖十一的設計,當然也可以自行設計更複雜的紙翼。這些設計需要寬度更寬的保麗龍薄片,因此切割器所需的鎳鉻線比較長。而且圖形的對稱性要求更高,如有稍微不平衡就不容易成功,因此難度較高。

     

叮嚀的話

1.以上介紹的紙翼有難易之分,建議國小學童製作圖五、圖八的紙翼,中學以上而且時間充足,才進一步試驗圖十、圖十一的紙翼,以免學生有挫折感。

2.由於保麗龍紙翼非常輕(比同尺寸的報紙輕了三倍),再次提醒不要在操場或室外,一定要在室內進行,體育館或室內走廊是比較理想的場地。

3.更長的鎳鉻線可以在美術材料行或大型的文具店才買得到,如果只要製作圖三的紙翼,一般的保麗龍切割器的鎳鉻線長度已經足夠製作。

4.參考資料1的網站,有很多相關的設計與製作資料,很值得參考。

5.在教學上,建議可以指導學生進行以下活動:(1)類似圖五的紙翼,改變製作為∞(倒8字形)的型式,試驗飛行效果如何?(2)紙翼的尺寸是否越大效果越好(飛行越遠、更易控制)?還是小一點比較好?並試著改變長、寬不同比例,試驗飛行效果的差異為何?(3)在地面上畫彎曲的行進路線,比賽讓紙翼飛行通過路線的時間誰最短(最快)?誰又可以飛最久(最慢)?

參考資料

1. Science Toy Makerhttp://www.sciencetoymaker.org/airsurf/index.htm

2. ABC Sciencehttp://www.abc.net.au/science/surfingscientist/pdf/lesson_plan20b.pdf

3. Youtube 影片:http://www.youtube.com/watch?v=f-_H3GOBU20