2012학년도 프로젝트 발표대회 팀별 연구 계획서	점수

주제	종이비행기의 원리 및 멀리나는 방법 연구
팀명	利조
팀원	학번(이름)	담당 역할
	1630(최서영)	팀장, 실험, 자료찾기, 보고서작성 및 발표
	1633(한지희)	실험, 자료찾기, ppt작성
	1605(김명진)	실험, 자료찾기, 실험관찰 기록
	1625(장수지)	실험, 자료찾기, 사진찍기, 보고서작성
	1639(천선아)	실험, 자료찾기, 실험관찰 기록

1. 탐구 동기 및 목적

※동기를 먼저 적고 목적을 뒤에 씁니다. 내용이 많으면 칸을 늘려서 작성하세요.

<동기>

어릴 때부터 종이비행기를 많이 접어왔다. 그러나 우리는 친숙한 종이비행기의 원리를 아직도 잘 알지 못한다. 단지 단순한 운에 의해 비행기의 날아가는 거리가 정해진다. 그래서 비행기의 원리를 파악하고, 멀리 나는 방법 등을 정확히 탐구하고 이해하고자 이 주제를 선정하게 되었다.

<목적>

첫째. 던지는 각도에 따른 종이비행기의 비행거리와 높이 관계 알아보기

둘째. 종이 재질에 따른 종이비행기의 비행거리와 높이 관계 알아보기

셋째. 접기 방법(길이, 날개모양 등)에 따른 종이비행기의 비행거리와 높이 관계 알아보기

2. 탐구내용

가. 이론적 배경(혹은 문헌 조사)

※내용이 많으면 칸을 늘려서 작성하세요.

<종이비행기의 종류>

1. 접기형 종이비행기

-만드는 방법은 간단하지만 모양이 쉽게 변할 수 있기 때문에 고성능 비행을 하기에는 적합하지 않다.

-델타익 날개: 장점)고속비행이 쉬워진다. 단점) 저속비행이 불안전하다. 무게중심을 잘 맞춰야 한다.

2. 조립형 종이비행기 (페이퍼 글라이더)

-종이에 설계된 부품들을 오려내어 조립하는 종이비행기이다.

*종이비행기(접기형)는 델타익 날개의 형태밖에 되지 않지만 조립형은 다른 달개모양도 가능할듯하여 조사했다.

-에어포일

에어포일 날개는 밑쪽은 평평하고 위쪽은 볼록하다. 이런 날개형태는 양력을 잘 발생시킨다. 평평한 면은 공기의 흐름이 느리다. 볼록한 부분은 공기의 흐름이 빠르다. (→베르누이 법칙: 속도는 압력과 반비례) 평평한 부분은 공기의 흐름이 느리니 고기압이 형성되고 볼록한 부분은 공기의 흐름이 빠르니 저기압이 형성된다. 공기는 고기압→저기압으로 이동한다. 평평한 면이 고기압, 볼록한 면이 저기압, 따라서 위로 양력이 발생하게 된다.

<원리>

종이비행기는 실제비행기가 가지는 중력, 추력, 항력, 양력을 모두 가지고 있으며 구조 또한 비슷하다. 그러나 종이비행기는 실제비행기와 달리 비행속도, 비행고도 무게, 크기도 다르다. 그리고 비행시 추력을 일정하게 받는 것이 아니고 사람의 손을 떠난 순간부터 더 이상 추력을 받을 수 없기 때문에 실제비행기보다는 양력발생을 위하여 비행 중에도 플랩을 움직일 수 있지만 종이비행기는 한번 접어놓은 상태를 비행 중에 바꿀 수 없기 때문에 종이비행기를 날릴 때 이러한 부분을 고려해야하지만 날리기 전 조종면을 미리 조정하면, 실제 비행기와 같이 여러 가지 비행을 시현할 수 있다.

<추력>이란. 주행물체나 비행물체를 진행 방향으로 밀고 나아가는 힘.

<항력>이란. 비행기나 선박의 경우처럼 물체가 유체(기체, 액체) 속을 운동하면 주위의 유체에서 힘을 받는데 그때 속도와 반대방향으로 받는 힘의 성분.

항력이 생기는 원인은 주위의 유체의 종류, 운동하는 물체의 형태, 크기, 속도 등에 따라 다르다.

<양력>이란. 유체 속의 물체가 수직 방향으로 받는 힘. 이 힘은 높은 압력에서 낮은 압력 쪽으로 생기며, 유체에 닿은 물체를 밀어 내리려는 힘에 대한 반작용이다.

종이비행기 접는 방법에는 여섯가지가있다. 글라이드,요격기,카나드,폭격기,독수리,보라매 등이 있다.

글라이드접기: 기본 글라이더는 접기가 가장 쉽고 간단하며 기본 글라이더를 통하여 종이비행기를 접는 기호와 방법을 쉽게 익힐수 있을것이다. 가장 전형적인 종이비행기의 모습을 갖춘 기본 글라이더는 비록 단순한 구조이지만 다른 어느 기종 못지 않은 우수한 비행 성능을 가지고 있다. 특히 안정성을 유지하기 때문에 종이비행기의 초보 조종사에게는 가장 적합한 기종이다. 기본 글라이더는 던지는 세기(저속 및 고속)에 관계없이 안정된 비행을 보여준다.

그 이유로는 첫째, 비교적 넓은 동체 부분이 수직꼬리날개의 역할을 하므로 직진성이 우수하고 둘째, 무게중심이 아래쪽에 있어 수평자세로의 복원력이 우수하기 때문이다. 날개 면적이 크기 때문에 활공비(滑空比:손실 고도와 활공 거리의 비)도 비교적 높은 기본 글라이더는 실내뿐만 아니라 옥외에서도 부담없이 비행을 즐길 수 있다.

요격기 접기: 보통의 종이비행기는 세게 던질 경우 순간적인 공기력(특히 양력)의 증가로 날개가 굽어지거나 방향 유지가 어렵다. 하지만 요격기는 동체 길이 방향으로 접힌 부분이 많고 날개가 작아 기체가 튼튼할 뿐 아니라 직진성도 매우 우수하므로 세게 던져 멀리 날리기에 적합한 기종이다. 요격기는 멀리 날리기에 적합한 비행기이므로 발사 방법은 기체를 약간 위쪽으로 하여 어깨 뒤로 제쳤다가 밀듯이 세게 던진다.이때 기체는 마치 다트가 날아가듯 우수한 직진 성능을 보이며 긴 포물선을 그리게 된다.

카나드접기: 카나드 종이비행기는 삼각형의 주날개와 함께 앞에 카나드가 달린 최신 전투기 형상의 카나드형의 항공기로 선정 카나드 종이비행기는 카나드가 부착된 기수분분이 무거워 세게 던질수 있기때문에 멀리 날리기에 적합한 기종이다.

폭격기 접기: 폭격기 종이비행기는 이러한 폭격기의 특성을 살려 날개의 면적을 가장 크게 설계하였다. 날개 면적이 큰 만큼 저속에서도우수한 활공 특성을 보여 주는 반면 기체의 강도가 약하므로 고속 비행이나 바람이 많은 날의 옥외 비행에는 적합하기 않다.

독수리 접기: 종이비행기가 오래 비행하기 위해서는 실제 글라이더 비행기처럼 가늘고 긴 날개(가로 세로의 비가 큰 날개)를 가져야 한다. 그러나 종이라는 재질의 특성때문에 날개의 가로 세로의 비를 크게 하는 데는 한계가 있다. 독수리 종이비행기는 기체의 강도를 유지하면서도 가능한 한 날개의 가로 세로의 비를 크게 설계하였다. 독수리는 활공 성능이 우수하기 때문에 방향타 조절을 통해 직진성만 확보되면 멀리 날리기에도 적합한 기종이다.

보라매 접기: 보라매는 날개가 길기 때문에 활공 성능이 우수한 반면 동체 길이가 짦아 세로 안정성을 유지하기가 약간 까다로운 특성을 가지고 있다. 따라서 접는 단계부터 대칭성을 잘 유지해야 하고 접은 후에는 승강타 조절을 위해 시험 비행이 필수적이다. 보라매는 밀듯이 부드럽게 던져야 특유의 유연한 저속 비행 성능을 즐길 수 있다. 보라매의 날개끝은 위쪽으로 꺽어져 있기 때문에 날개의 상반각 효과로 인한 수평으로의 복원력이 좋다.

나. 탐구할 내용

※내용이 많으면 칸을 늘려서 작성하세요.

던지는 각도 따른 종이비행기의 비행거리 관계

날개 형태에 따른 종이비행기의 비행거리와 높이 관계

접는 방법에 따른 종이비행기의 비행거리와 높이 관계

종이의 재질과 크기, 무게에 따른 종이비행기의 비행거리 관계

3. 탐구 방법

가. 탐구과제 1 종이재질에 따른 비행거리와의 관계

가설설정

A4용지로 접은 종이비행기가 가장 멀리 날 것이다.

준비물

A4용지, 마분지, 색종이, 신문지, 골판지, 색지, 창호지, 줄자, 저울, 나무판, 못, 망치, 고무줄, 자, 펜치

탐구

실험 설계

①A4용지, 마분지, 색종이, 신문지, 골판지, 색지, 창호지로 종이비행기를 접는다.

-모두 같은 크기로 자른 후 동일한 방법으로 접는다.

②나무판 위에 못을 양옆으로 못을 두 개 고정시킨 뒤 못에 고무줄을 연결한다.

③위의 장치를 이용하여 동일한 방법으로 비행거리를 측정한다.

④오차를 최대한 줄이기 위해 (실내에서) 실험은 3회 이상 실시한 뒤, 평균값을 낸다.

⑤표에 측정값을 기록한다.

	A4용지	마분지	색종이	신문지	골판지	색지	창호지
1회
2회
3회

⑥실험값을 토대로 결론을 낸다.

※종이의 크기는 같으나 질량이 모두 다르다. 그러나 종이의 재질을 다르게 하면서 질량까지 맞추는 것은 불가능하다. 따라서 종이의 질량을 측정하여 질량과 비행거리와의 관계도 알아보려 한다. 질량과 비행거리가 반비례하는 것은 아니기 때문이다.

예상 결과

A4용지로 접은 종이비행기가 가장 멀리 날것이다.

나. 탐구과제 2 던지는 각도에 따른 비행거리와의 관계

가설설정

종이비행기를 45도로 던질 때, 가장 멀리 날 것이다.

준비물

A4용지, 각도기, 줄자, 나무판, 못, 펜치, 망치, 고무줄

탐구

실험 설계

①동일한 방법, 동일한 크기, 동일한 재질의 종이로 종이비행기를 접는다.

②1번 실험과 마찬가지로 장치를 만든다.

③나무판의 각도를 달리하여 비행거리를 측정한다.

④오차를 최대한 줄이기 위해 (실내에서) 실험은 3회 이상 실시한 뒤, 평균값을 낸다.

⑤표에 측정값을 기록한다.

	30도	45도	60도	75도
1회
2회
3회

⑥실험값을 토대로 결론을 낸다.

⑦결론을 탐구하여 본다.

예상 결과

종이비행기를 45도로 던질 때, 가장 멀리 난다.

다. 탐구과제 3 접는 방법(비행기의 모양)에 따른 비행거리와의 관계

가설설정

요격기 접기 방법이 가장멀리 날것이다.

준비물

A4용지, 가위, 풀, 줄자, 자, 나무판, 못, 망치, 펜치, 고무줄

탐구

실험 설계

①A4용지로 글라이드 접기, 요격기 접기, 폭격기 접기, 독수리 접기, 보라매 접기, 카나드 접기 방법으로 종이비행기를 접는다.

②종이비행기의 전체길이와 날개 형태 및 길이를 측정한다.

③1번 실험과 마찬가지로 장치를 만든다.

④위의 장치를 이용하여 동일한 방법으로 비행거리를 측정한다.

⑤오차를 최대한 줄이기 위해 (실내에서) 실험은 3회 이상 실시한 뒤, 평균값을 낸다.

⑥표에 측정값을 기록한다.

	글라이드	요격기	폭격기	독수리	보라매	카나드
1회
2회
3회

⑦실험값을 토대로 결론을 낸다.

⑧결론을 탐구하여 본다.

예상 결과

요격기 접기 방법이 가장멀리 난다.

4. 기대되는 효과

던지는 각도 따른 종이비행기의 비행거리 관계를 알 수 있다.

날개 형태에 따른 종이비행기의 비행거리와 높이 관계를 알 수 있다.

접는 방법에 따른 종이비행기의 비행거리와 높이 관계를 알 수 있다.

종이의 재질과 크기, 무게에 따른 종이비행기의 비행거리 관계를 알 수 있다.

⇒종이비행기의 원리 및 멀리 나는 방법을 이해하고 적용 할 수 있다.

5. 참고문헌

http://www.paperairplane.or.kr/bbs/home/home/doc.php?doc=7

http://paperairplane.or.kr/bbs/home/home/doc.php?doc=5

http://www.scienceall.com/dictionary/dictionary.sca?todo=scienceTermsView&classid=&articleid=257699&bbsid=619&popissue=

http://kin.naver.com/qna/detail.nhn?d1id=11&dirId=110404&docId=114087071&qb=7KKF7J2067mE7ZaJ6riwIOybkOumrA==&enc=utf8&section=kin&rank=2&search_sort=0&spq=0&sp=1&pid=g3J%2FO35Y7vwssvSLCfdssc--388959&sid=T373Amixfk8AAEE-S3w

http://100.naver.com/100.nhn?docid=109191

※이 계획서는 부경고등학교 홈페이지/학습활동/수과교실(학생용)에 2012.05.13.(일)까지 탑재해야 합니다.