Jusqu'où ira It Fly Avions Équipez et papier test avec différents Drag
Très faible (moins de 20 $)
Voler vos avions dans une grande surface, loin de la circulation des piétons et des véhicules.
Juste une feuille de papier peut conduire à beaucoup de plaisir. Comment? Avions en papier! Tout ce que vous devez savoir est comment plier et vous pouvez avoir un simple plan en quelques minutes! Mais quelle conception vous devez utiliser pour construire le meilleur avion? Dans ce projet scientifique de l'aérodynamique, vous allez changer la conception de base d'un plan de papier et de voir comment cela affecte son vol. Plus précisément, vous allez augmenter la quantité de glisser les expériences d'avion et voir si cela change dans quelle mesure le plan de papier vole. Il y a beaucoup de science fraîche dans ce projet, comme la façon dont les différentes forces permettent un avion de voler, alors préparez-vous à commencer le pliage!
Déterminer si la distance un avion de papier vole est affecté en augmentant la quantité de le faire glisser l'expérience.
introduction
avions en papier sont amusants et faciles à faire. Il suffit de plier une feuille de papier dans un plan simple et envoyer la flambée dans le ciel avec un coup de poignet. Regarder flotter et glisser dans l'air vous donne une très satisfaisante et se sentir heureux.
Mais ce qui permet à l'avion de papier de glisser dans l'air? Et pourquoi un avion de papier finalement atterrir? Pour le savoir, nous allons parler de la science derrière voler un avion en papier et les différentes forces qui obtiennent un avion de papier pour voler et atterrir. Ces mêmes forces s'appliquent aux avions réels, aussi. Une force est quelque chose qui pousse ou tire sur autre chose. Lorsque vous jetez un avion en papier dans l'air, vous donnez l'avion une poussée pour aller de l'avant. Cette poussée est un type de force appelée poussée. Alors que l'avion vole vers l'avant, l'air se déplace sur et sous les ailes et fournit une force appelée ascenseur au plan. Si le plan de papier a poussée assez et les ailes sont bien conçus, l'avion aura un bon long vol.
Mais il y a plus que le manque de poussée et la conception de l'aile pauvre qui obtient un avion de papier pour revenir sur Terre. Comme un avion de papier se déplace à travers l'air, l'air pousse contre le plan, le ralentir. Cette force est appelée traînée. Pour penser à glisser, imaginez que vous êtes dans une voiture en mouvement et vous mettez votre main en dehors de la fenêtre. La force de l'air en poussant votre main en arrière que vous avancez est traînée. Enfin, le poids du plan de papier affecte son vol et l'amène à un atterrissage. Le poids est la force de la gravité de la Terre agissant sur le plan de papier. La figure 1 ci-dessous montre les quatre de ces forces, poussée, portance, la traînée et le poids, agir sur un plan de papier.
Bien, qu'en pensez-vous? Voulez-vous commencer à expérimenter avec ces forces? Dans ce projet scientifique de l'aérodynamique, vous ferez un avion de papier de base, puis modifier légèrement sa forme pour augmenter la quantité de traînée agissant sur elle. Vous étudier dans quelle mesure les vol d'avion de papier de base et les comparer à quel point il vole quand la traînée augmente. Comment ajouter le vol glisser affecter votre avion? Vous pouvez répondre à cette question avec un simple coup de poignet.
Termes et concepts
- Quelle est la traînée et comment il affecte un vol d'avion?
- Comment pensez-vous que vous pouvez changer la quantité de glisser un avion de papier a?
- Ce qui fournit une poussée à un avion réel?
Bibliographie
Le modèle de plan de papier suivant est utilisé dans ce projet scientifique.
La ressource suivante peut être utilisée pour convertir les pouces et les pieds en unités métriques (à savoir centimètres et mètres):
Matériel et équipement
- Papier (3 feuilles)
- règle métrique
- Ruban de masquage (1 roll). Sinon, si vous testez ce projet en dehors, vous pouvez utiliser des bâtons ou des roches.
- Mètre à ruban
- Les ciseaux
- bloc-notes de laboratoire
- En option: Ordinateur sur lequel pour exécuter le logiciel de simulation en soufflerie (voir la fin de la procédure pour plus de détails). Voir cette page pour les besoins du système du logiciel: autodesk.com/store/flow-design/system-requirements.
Procédure expérimentale
Voler les avions
Tableau 1. Dans votre cahier de laboratoire, créer une table de données comme celui-ci. Pour chaque vol, notez dans quelle mesure le plan de papier se déplace (en centimètres [cm] ou mètres [m]).
- En utilisant le plan 1 avec glisser ajouté, répétez les étapes 8-10.
- Enregistrer les distances du plan mouches dans votre tableau de données dans la ligne intitulée « Plan 1 avec Drag Ajouté. »
- Dans votre cahier de laboratoire, enregistre toutes les observations sur la façon dont ce plan semble mouche par rapport à la façon dont le plan 1 a volé avant ajouté glisser.
- Répéter les étapes 8 à 12 avec l'une des deux autres plans que vous avez effectuées (à l'étape 2).
- Enregistrer les distances le plan des mouches dans la ligne intitulée « Plane 2 » puis « Plane 2 avec Drag Ajouté » une fois que vous répétez l'étape 14.
- Dans votre cahier de laboratoire, enregistrer toutes les observations que vous faites.
- Répétez les étapes 8-12 en utilisant la dernière des trois plans que vous avez fait (à l'étape 2). (Ce plan ne doit pas avoir été volé auparavant.)
- Enregistrer les distances le plan des mouches dans la ligne intitulée « Plan 3 » puis « plan 3 avec Drag Ajouté » une fois que vous répétez l'étape 14.
- Dans votre cahier de laboratoire, enregistrer toutes les observations que vous faites.
L'analyse de vos données
- En utilisant les données recueillies dans le tableau de données dans votre cahier de laboratoire, calculer la distance moyenne que chaque plan a voyagé, avec et sans glisser ajouté. Enregistrez vos résultats dans la colonne intitulée « moyenne » dans le tableau de données.
- Par exemple, si le plan 1 voyagea 4,60, 4,14, 5,00, 5,33 et 3,86 mètres sur un vol 1, 2, 3, 4 et 5, respectivement, pour savoir vous d'abord ajouter la distance moyenne ces cinq distances ensemble (ce qui donne vous 22,93 m), puis diviser ce nombre par cinq, ce qui vous donne une distance moyenne de 4,59 mètres.
- Utilisez les données de votre table de données pour créer un graphique à barres.
- Vous pouvez tracer vos données manuellement ou vous pouvez tracer vos données en ligne à créer un graphique.
- Etiqueter l'axe des x (axe horizontal) « Paper Plane » et l'étiquette de l'axe y (axe vertical) « Distance moyenne de vol. » Vous aurez six bars, un pour chacun des plans sans glisser ajouté, et un pour chacun des plans avec glisser ajouté. Faire de chaque barre aller à la distance moyenne parcourue avion.
- Qu'est-ce que votre graphique vous dire? Comment avez ajouter glisser à vos avions en papier affectent jusqu'à quel point ils ont volé?
- Pouvez-vous expliquer vos résultats en termes de la façon dont les forces permettent un avion de voler? Astuce: Relisez l'introduction dans l'onglet Arrière-plan.
Facultatif: Utilisez un simulateur Wind Tunnel
Il était assez facile, rapide et peu coûteux pour vous de tester différentes versions d'un avion en papier de base avec glisser ajouté. Mais qu'en est-ingénieurs qui ont pour concevoir et tester de véritables avions qui coûtent des millions de dollars? Il serait beaucoup trop coûteux à construire et tester chaque version différente du plan. Les ingénieurs utilisent des souffleries pour tester les petits modèles d'avions, ce qui est beaucoup plus rapide et moins cher. Pour permettre le test encore plus rapide, ils peuvent utiliser des simulations informatiques de différents modèles d'avion, ils ne doivent pas construire un modèle physique à tous, et peuvent faire tous les tests sur un ordinateur.
Dans ce projet, vous pouvez utiliser un logiciel de simulation en soufflerie simple, gratuit appelé conception de flux de comparer les différentes versions de votre avion en papier. Conception de flux simule l'écoulement d'air autour d'un objet tridimensionnel (illustré par les lignes colorées sur la figure 3, ci-dessous) et calcule la force de traînée sur cet objet. Conception Flow vous aider à visualiser la façon dont les changements de flux d'air autour de l'avion, et comment la force augmente de glisser, lorsque vous ajoutez des volets au plan, comme décrit à l'étape 11, ci-dessus.
Pour commencer à utiliser la conception de flux pour analyser les différents avions en papier, procédez comme suit:
Si vous voulez vraiment être créatif, et concevoir et tester vos propres modèles d'avion en papier, vous pouvez utiliser le logiciel de conception (CAO) assistée par ordinateur pour concevoir tout type d'avion en papier que vous pouvez imaginer, puis le tester dans la conception de flux. Si vous voulez essayer la conception de vos propres avions en papier en CAD, reportez-vous aux Amis des sciences __gVirt_NP_NN_NNPS<__ Design abrégé idée de projet et d'impression 3D votre robot! pour vous aider à démarrer.
variations
Demandez à un expert
Le Interrogez un Forum d'experts est destiné à être un lieu où les étudiants peuvent aller à trouver des réponses aux questions scientifiques qu'ils ont été incapables de trouver l'utilisation d'autres ressources. Si vous avez des questions au sujet de votre projet scientifique équitable ou juste la science, notre équipe de scientifiques bénévoles peut aider. Nos experts ne feront pas le travail pour vous, mais ils feront des suggestions, offrir des conseils et vous aider à résoudre.
Liens connexes
Si vous aimez ce projet, vous pouvez profiter d'explorer ces métiers liés:
Ingénieur aérospatial
Ingénierie aérospatiale - Technicien des opérations
aviation inspecteur
