Исследовательская работа «Физика — царица всех наук о природе! В том числе и о полете!

Исследовательская работа

«Физика — царица всех наук о природе! В том числе и о полете!

Класс: 9 «А»

Архипов Владимир

Кто сказал, что физик не поэт? Может он стихи писать, как бог. Кто сказал, что скучен белый свет? Он расцвечен спектрами дорог. Любят слушать звёздные хоры Физики — смешные человеки. Микро- , макро- и т. д. миры Поселились в душах их навеки В ураганах квантов и полей Слышится дыхание Вселенной. Физики счастливей всех людей, С ними даже Время откровенно. Им видны и смысл, и красота В дебрях самых сложных уравнений, А ещё им снится иногда Звёзд далёких бурное рождение.

Мартыновa Л.

Цели и задачи

Объект исследования: Бумажные модели самолетов

Проблемный вопрос : Какая модель бумажного самолетика пролетит на самую длинную дистанцию и самое долгое планирование в воздухе?

Задачи:

1 Провести исследование дальности полёта для различных моделей.

2 Провести исследование времени полёта для различных моделей.

3 Пронаблюдать характер движения для различных моделей.

4 Провести исследование дальности полёта для моделей с различными сортами бумаги и их свойствами.

Гипотеза :

Если при моделировании изменять форму крыла и носа бумажного самолетика, то может измениться дальность и продолжительность его полета. Наилучших скоростных характеристик и устойчивости полета достигают самолетики с острым носом и узкими длинными крыльями, а увеличение размаха крыльев позволяет существенно увеличить время полета планера.

Методы исследования:

1.Анализ прочитанной литературы;

2.Моделирование;

3.Исследование полетов бумажных самолетиков.

История бумажного самолетика

Бума́жный самолёт (самолётик)  — игрушечный самолёт, сделанный из бумаги. Вероятно, он является наиболее распространённой формой аэрогами, одной из ветвей оригами (японского искусства складывания бумаги). По-японски такой самолёт называется 紙飛行機 (ками хикоки; ками=бумага, хикоки=самолёт).

Аэрогами – современное название изготовления и запуска бумажных моделей самолетов, одно из направлений оригами (японского искусства складывания бумаги).

Несмотря на кажущуюся несерьезность этого занятия, оказалось, что пускание самолетиков  - целая наука. Родилась она в 1930 году, когда Джек Нортроп, основатель компании Lockheed Corporation, использовал бумажные самолётики для тестирования новых идей при конструкции реальных самолётов.

А спортивные состязания по запусканию самолетиков из бумаги Red Bull Paper Wings проходят на мировом уровне. Придумал их британец Энди Чиплинг. Многие годы он с друзьями занимался созданием бумажных моделей ,в 1989 году основал  Ассоциацию Бумажного Авиастроения. Именно он написал свод правил по запуску бумажных самолетов, которые используют специалисты книги рекордов Гиннеса и которые стали официальными установками мирового первенства.

Рекорд дальности полета установил в 2012 г. бывший защитник Berkley Джо Айюб - 69 метров и 14 сантиметров.

Рекорд времени , которое бумажный самолетик провел в воздухе (27,6 сек.) принадлежит Кену Блэкберну, аэрокосмическому инженеру, обладателю четырех предыдущих рекордов

Эксперимент №1

1. Провести исследование дальности полёта для различных моделей.

2. Провести исследование времени полёта для различных моделей.

3. Пронаблюдать характер движения для различных моделей.

№

Название модели

1

2

Дальность полета (м)

Скат

3

Соколиный глаз

4.46

Длительность полета (ударов метронома)

1.4

Особенности при запуске

8.68

Традиционный

Летит по прямой, в конце полета резко меняет траекторию

1.35

7.60

Закручивается

Плохо управляем

0.86

Летит прямой, хорошо планирует

№

Название модели

4

5

Дальность полета (м)

Планер

6

Грифон

7.18

Длительность полета (ударов метронома)

1.8

Особенности при запуске

1.7

Меченосец

Плохо планирует

0.99

1.99

Закручивается

1.22

Планирует, наклоняясь из стороны в сторону

№

Название модели

7

Дальность полета (м)

Стрела

Длительность полета (ударов метронома)

7.2

Особенности при запуске

1.01

Летит по прямой

Для того чтобы достичь высоких результатов на соревнованиях, необходимо овладеть правильной техникой броска. Чтобы отправить самолет на максимальную дистанцию, нужно как можно сильнее бросить его вперед и вверх под углом примерно 45 градусов (по параболе). В состязаниях на время полета следует забросить самолет на максимальную высоту, чтобы он дольше планировал вниз. Техники запуска пилотажных самолетиков так же разнообразны, как и их конструкции.

Запуск самолетиков под углом 45 градусов

№

1

Название модели

Скат

Дальность полета (м)

2

1.4

Соколиный глаз

Длительность полета (ударов метронома)

3

Традиционный

1.45

4

9

9.5

5

Планер

2

Грифон

1.35

4.4

6

2

1.88

Меченосец

7

Стрела

1.28

2.7

1.24

8

1.5

Человек полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума. (Н. Е. Жуковский)

В развитии аэродинамики у нас в стране выдающуюся роль сыграл профессор Николай Егорович Жуковский (1847 —1921) — «отец русской авиации», как назвал его В. И. Ленин. Заслуга Жуковского состоит в том, что он первый объяснил образование подъемной силы крыла и сформулировал теорему для вычисления этой силы. Жуковский не только открыл законы, лежащие в основе теории полета, но и подготовил почву для бурного развития авиации в нашей стране.

При полёте на любой самолёт действуют четыре силы, сочетание которых не даёт ему упасть:

• Сила тяжести - постоянная сила, которая притягивает самолёт к земле.
• Сила тяги , которая исходит от двигателя и двигает самолёт вперёд.
• Сила сопротивления , противоположная силе тяги и вызывается трением, замедляя самолёт и уменьшая подъёмную силу крыльев.
• Подъёмная сила , которая образуется тогда, когда воздух, движущийся над крылом, создаёт пониженное давление.

Поток воздуха, набегающий на переднюю кромку крыла, делится на две части: одна обтекает крыло снизу, другая — сверху. Сверху воздуху приходится пройти путь несколько больший, чем снизу, следовательно, сверху скорость воздуха будет тоже чуть больше, чем снизу. Известно, что с увеличением скорости давление в потоке газа падает. Вот и здесь давление воздуха под крылом оказывается выше, чем над ним. Разница давлений направлена вверх, вот вам и подъёмная сила. А если добавить угол атаки, то подъёмная сила ещё увеличится.

Низкое давление сверху втягивает крыло на себя, а более высокое снизу подталкивает его вверх. Крыло поднимается. И если подъемная сила превышает вес самолета, то и сам самолет зависает в воздухе.

У бумажных самолётов подъёмную силу создаёт угол атаки их плоских крыльев. Даже в случае плоских крыльев можно заметить, что воздух, движущийся над крылом проходит немного больший путь (и движется быстрее). Подъёмную силу создаёт то же самое давление , что и у профильных крыльев, но, конечно, эта разница в давлении не столь велика.

Выводы

В результате исследования мы ознакомились с различными моделями бумажных самолетов: они отличаются между собой сложностью складывания, дальностью и высотой полета, продолжительностью полета, что подтвердилось в ходе эксперимента.

1.На полет бумажного самолета влияют различные условия: свойства бумаги, размер самолета, модель.

2.Если при моделировании изменять форму крыла и носа бумажного самолетика, то может измениться дальность и продолжительность его полета.

Наилучших скоростных характеристик и устойчивости полёта достигают самолеты с острым носом и узкими длинными крыльями, а увеличение размаха крыльев позволяет существенно увеличить время полёта планера.

3. Для того чтобы достичь высоких результатов на соревнованиях, необходимо овладеть правильной техникой броска. Чтобы отправить самолет на максимальную дистанцию, нужно как можно сильнее бросить его вперед и вверх под углом примерно 45 градусов (по параболе). В состязаниях на время полета следует забросить самолет на максимальную высоту, чтобы он дольше планировал вниз. Техники запуска пилотажных самолетиков так же разнообразны, как и их конструкции.

4. Чтобы полететь, не нужно размахивать крыльями, нужно заставить их двигаться относительно воздуха. А для этого крылу нужно просто сообщить горизонтальную скорость. От взаимодействия крыла с воздухом возникнет подъёмная сила, и, как только её величина окажется больше величины веса самого крыла и всего, что с ним связано, начнётся полёт. Дело остается за малым: сделать подходящее крыло и суметь разогнать его до необходимой скорости.

Эксперимент №2

4. Провести исследование дальности полёта для моделей с различными сортами бумаги и их свойствами.

Материалы: офисная бумага, тетрадные листы, газета, рулетка, секундомер, бланки для фиксирования результатов Место проведения: школьный коридор Три лучшие модели я выполнил из различных сортов бумаги. Провел испытания, данные занести в таблицу. Сделал вывод, какую бумагу лучше всего использовать для выполнения моделей бумажных самолетов

№

1

Сверхзвуковой истребитель

Офисная бумага

2

Дальность полета, м

Длительность полета, с

7-8

ГАЗЕТА

3

Дополнительные замечания

1-2

5-6

Тетрадный лист бумаги

Развивается точность движений рук и зрительное воображение

1-1.5

2-4

По готовым линиям сгиба собирать модель проще, чем из обычной бумаги

2-3

Из бумаги в клеточку выполнять модель проще и быстрее

Выводы

Из тетрадных листов в клеточку выполнять модели проще, чем из офисной или газетной бумаги, но при испытаниях они показывают не очень высокие результаты;

Модели, выполненные из газетной бумаги очень красиво летят;

Для получения высоких результатов по дальности полета больше подходят модели из офисной бумаги.

Спасибо за внимание!

ЭОР:

• https://infourok.ru/material.html?mid=93624