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2009年6月 1日 (月)

トイレットペーパーの芯工作 紙コプターのプロペラの調整・飛ばし方

紙コプターを飛ばす前にちょっとだけ「飛ぶ仕組み」について勉強しましょう。

飛行機って一体どうして飛ぶのでしょう?

それは「揚力」という力が働いているからです。

空気から受ける力には「抵抗」と「揚力」の2つがあります。

強い風に向かって歩くととても強い「抵抗」を受けます。でも凧のように風に対してある程度の角度があると上に持ち上がる力が働きます。これが「揚力」です。

飛行機の翼も大きな「揚力」を得る構造になっています。要するにジェットエンジンが飛行機を持ち上げているのではなく、翼が飛行機を持ち上げているのです。飛行機は「翼に風を当てて飛んでいる」と言えます。

その力の関係を図にしてみるとこのようになります。

Blog0675

飛行機はジェットエンジンで「抗力」よりも大きな「推力」を得て、「重力」よりも大きな「揚力」を発生させているのです。

ではヘリコプターは?

ヘリコプターには大きなプロペラのようなものが付いています。これはローターという「翼」なのです。飛行機のように進むことでではなく、自らぐるぐる回すことによって翼に風を当てているのです。

紙コプターはヘリコプターのように動力を持っていません。よく飛ばすためにはなるべく重量を軽くし、ローターを効率的に回してあげなければなりません。

そこで慣性モーメントという言葉が出てきます。

ひまじん研究所開発の翼は回転軸から遠い部分が適度に大きく(重く)なっています。風をあまり切らない回転軸付近は細く(軽く)しています。適度な慣性モーメントを得てローターをより長く回すのです。

Blog0676

揚力を得る翼の傾きの角度については、大きいと上昇力はアップしますが同時に空気抵抗も大きくなり回転にブレーキがかかります。小さいと大きな揚力を得ることができずあまり上昇しません。微妙な調整が必要なのです。

実際に紙コプターを飛ばしながら調整に慣れて下さい。また、紙で出来ている以上飛ばすたびに翼の状態が微妙に変わってきますので常に調整が必要になります。

それではお勉強はこのくらいにして紙コプターの飛ばし方です。

本物のヘリコプターには機体の方向を安定させるためのテールローターというもの付いていますが、紙コプターにはそんなものは付いていません。故に普通に真上に向けて飛ばすと機体もつられてぐるぐると回ってしまいます。

Blog0677

では一体どうやって機体の方向を安定させるかと言うと・・・

Blog0678 

機体を少し前方に傾けて、真上ではなく一定の方向に向かって進むように飛ばすのです。そうすると機体は風を受け、まるで風見鶏(風向計)のように風に向かって方向が安定します。

機体がついた分重量が増しているので何もついていない紙とんぼほどは飛びませんがヘリコプターのように飛ぶのでとても楽しいです。是非お試し下さい。

ひまじんの工作笑作品館 工作の館 も宜しく!

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コメント

先記事から拝見させて頂きましたが、きめ細かい解説で・よく解り、こちらの記事は、かなりタメになりました!
経費は掛からず・知識も身に付く ひまじんさん工作は、ご時世にも合い(?)素晴らしいと思います^^。
これらの内容をまとめたテキストも、いつかぜひぜひ!

進化した紙コプター、子供達喜びそうですね。
ただプロペラだけより、ずーっとステキです。
飛ぶ仕組みも分かりやすく勉強になります。
はなたさんが言っているように、テキストを作られたらいいと思いますよ。

はなた様
ありがとうございます!
自分の備忘録として書いています。折角勉強しても忘れてしまうので・・。工作教室もモノを作るだけでなく、自然、科学、芸術の世界に少しでも誘うことができるように考えています。

te-chan様
紙コプター、先日早速児童館で試してみました。
小学生低学年には少し難しいようですが、100人に1人でもこれをきっかけに「科学」に興味をもってくれればそれで良いと思っています。将来ノーベル賞を受賞した時に、ひまじんの工作教室がきっかけでした!なんて言う人が出たら感動ですねー。

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