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紙飛機:哈一口氣,只能圖個吉利

2023-10-20 01:12:14劉松
課堂內外·初中版(科學少年) 2023年4期
關鍵詞:飛機

劉松

自信的人隨手拿起一張紙折紙飛機:嫻熟的折紙技術,打造出完美的流線型機身,很快,一架飛機誕生了。你并沒有著急出手,而是駕輕就熟地將機頭靠近自己的嘴,哈了一口氣……

“嗖”——它飛起來了,1米,2米,3米,飛機開始偏離航線,急速下墜。

“Duang”——它墜機了。

一頓操作猛如虎,最后飛了3.5米。要知道,最新的紙飛機飛行距離紀錄是在2022年由三位韓國玩家創造的77.134米。

不要懷疑,跟你一樣,就是用一張紙折出來的紙飛機。

一個小目標——飛得遠

紙飛機的玩兒法有很多,最常見的當然就是比試誰的飛機飛得更遠。在2022 年之前,“飛得遠”這項紀錄一直由美國紙飛機大師約翰·柯林斯保持著。他設計的代號為“蘇珊”的紙飛機,交給一位橄欖球選手來投擲(記住這個細節),飛行了69.14 米,這個距離一直保持了十年。

“蘇珊”看起來跟其他紙飛機并沒有什么不同,比起那些折法復雜的機型,它甚至可以算得上簡單。你看,跟你折的飛機看起來似乎沒有什么區別,機頭、機身、機翼,該有的你都有了,不該有的你也有了(大概就是沖著飛機哈氣這個信仰吧)。

現在你腦子里一萬個問號是不是都在問同一個問題:這平平無奇的紙飛機是怎么飛出去這么遠的?

那得先說說,紙飛機是怎么飛起來,又是怎么落下去的。

升力 這里又不得不提到伯努利原理,簡單來說就是空氣流速越大,其壓強越小;流速越小,其壓強越大。拿真實的紙飛機為例子,機翅上方為弧形,下邊為平面,飛機高速飛行時,飛機上方的空氣流速比下方快,所以產生向上的升力,托起機翼。飛機高速飛行時,壓強差逐漸變大,獲得的升力就越大,飛機就飛了起來。

阻力 飛行過程中,紙飛機受到的空氣阻力主要包括阻礙飛機前進、上升或下落的阻力。在向前攀升過程中,阻力可以使紙飛機前進和上升的速度逐漸減少直至為零。另外,在紙飛機下落過程中,向后的空氣阻力可以削減飛機前進的速度,向上的空氣阻力可以增加飛機滯空的時間。

推進力 紙飛機要在空中飛行,需要動能。這個促使它前進的動力,來源于我們發射時出手的力量,也叫“推進力”。

重力 別看它只是一架小小的紙飛機,但也是有重量的。在飛行的過程中,受重力的作用機身會逐漸向下掉落,紙飛機有時會采用犧牲重力勢能的方式換取繼續向前飛行的動能,由于機翼的作用,紙飛機可以繼續滑行下降,直至墜落。

這時,你是不是想問:“我的紙飛機也是在這些力的相互作用下飛行的,可是為什么只能飛3.5 米呢?”

如何打破3.5米的魔咒

從上面紙飛機的飛行原理我們大致可以得出一個結論:要想紙飛機飛得遠,我們需要飛機具備推力大、阻力小、重力小等特點。

首先在選擇紙飛機的材料——紙張的時候,厚薄要適中。如果紙張太薄,重量太輕(比如衛生紙),紙的韌性就會很低,飛機在空中受力不均勻,容易被吹跑。如果紙張太厚(試試瓦楞紙,你會發現,折才是最大的難題),重力過大,也飛不起來。一般來說,我們身邊最適合折紙飛機的材料就是A4 紙,最好上面還能附帶著一些復印的內容,“蘇珊”的設計師認為,紙張在經過復印時,打印機內部的熱量能讓紙張變得更硬,上面附著的一層微小的塑料顆粒,能讓紙張的韌性更高。

其次,折飛機的過程中,機身重心略微前移(厚重的前端設計可以使飛行更穩定),前端的紙張用料更多,越靠近尾部越薄,這樣可以改善飛行途中的抬頭。不建議朝機頭哈氣讓機頭濕潤來調整前端的重量,“殲15”的總設計師已經辟謠,說這只能圖個吉利罷了。

在千奇百怪的紙飛機中,你會發現,它們的機頭大都是尖尖的,事實上尖尖的機頭能幫助減少空氣阻力,讓它們能在空中多飛一會兒。但是你看“蘇珊”的機頭部分,機翼下折的時候,并沒有緊貼著機頭,一尖到底,它的樣子似乎更接近真實飛機機頭的樣子,具有更強的穩定性。

“蘇珊”機翼的折法還有一個好處,就是使得紙飛機的機翼部分更加寬大,機身部分就相對較輕,更有利于低速和長時間滑行。

試著按照以下步驟獲得一架“蘇珊”

天時、地利、人和,起飛

你以為按照上面的方法折出了一架好飛機,就一定飛得遠嗎?

你想得太簡單了。

還記得前面那個細節嗎?“蘇珊”在創造出69.14 米成績的時候,請了一位橄欖球運動員來飛。專業運動員的臂力和科學的助跑方式可以給飛機起飛創造強大而穩定的推進力。

當然,姿勢也很重要。在飛機起飛之前,讓你的身體先向后伸展,然后向前用力,做投擲的動作。投出的角度在15°左右,投擲時飛機要平穩向前送出,到最后一刻才自然脫手。

此外,風的方向也非常關鍵,尤其是在室外。客觀來說,順風會使紙飛機飛得更遠,逆風則會大大減少飛行距離,切忌橫風投飛,這樣飛機容易被風刮跑。

沖吧!紙飛機世界錦標賽

當你還以為折紙飛機只是玩玩而已的時候,別人已經帶著自己的紙飛機沖擊紙飛機世界錦標賽了。紙飛機的這一項國際賽事始于2006 年,比賽分別從距離、時間、創意三個方面設置了三個不同的項目,無論你的飛機是飛得遠,還是飛得久,或者擁有更花式的玩法,都可以參與角逐。

最近的一次紙飛機世界錦標賽于2022 年5 月在奧地利薩爾茨堡舉行,比賽吸引了來自世界各地的61000 多名選手參加。其中參加飛行距離和飛行時間比賽的選手需要用一張A4 紙來折飛機(就是這么樸實無華)。最終巴基斯坦選手以14.86 秒的成績獲得飛行時間組的冠軍,來自塞爾維亞的選手以61.11 米的成績獲得飛行距離組的冠軍,韓國選手則摘得特技飛行組的桂冠。

現在,自信的你是不是拿起了一張A4 紙?很好,因為你與世界冠軍的距離,只相差兩架紙飛機的“里程”。

“超級玩+”招募令

獲取一架“蘇珊”的步驟已經給到你了,馬上試一試,飛一飛,看看你的“蘇珊”到底能飛多遠?當然,如果你有飛得更遠的機型,也可以分享給我們。加入我們“超級玩+”俱樂部,把你們飛紙飛機的視頻(最后測量一下距離)發送至郵箱(KXSN0314@163.com),我們將挑選出本期的“超級玩+”,贈送榮譽證書和獎品。快來吧,看看你到底有多厲害!

(注:請持續關注“科學少年”官方抖音號,挑戰視頻將在上面公布。)

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