آموزش ساخت هواپیماهای کاغذی - جلسه دوم
این بخش اصول ساخت هواپیمای کاغذی را به شما نشان می‌دهد.
اهداف جلسه:
. افزایش تمرکز
. بالا بردن درک سه بعدی
. آشنایی با علم پرواز
. بازی با علم ریاضیات و مهندسی
. آشنایی با قوانین آیرودینامیک
وسایل مورد نیاز : یک عدد برگه A4
مقدمه
به دنیای هواپیمای کاغذی خوش‌آمدید. این بخش اصول ساخت هواپیمای کاغذی را به شما نشان می‌دهد. روزهای زیادی را می‌توانید در کلاس درس، صرف ساختن هواپیمای کاغذی نمایید. اکنون می‌توانید دستگاه‌ها یا ماشین‌های کاغذی پیچیده بسازید. کاری‌که این کاغذها انجام می‌دهند چیزی وَرای بازی و لذتِ ساده و درک شما است. طرح‌ها به گونه‌ای چالش‌برانگیز و براساس قوانین بنیادین فیزیک ایجاد شده‌اند.
اکنون تصور کنید که در آینده‌ای نزدیک هستید و در حال گذراندن دوره‌های ساخت هواپیما می‌باشید و در حال گذراندن طرح‌های رایانه‌ای و سلاح‌های فضایی ویا شاتل‌های فضایی می‌باشید. شما می‌توانید حتی به‌عنوان یک خلبان، مدارهای تازه کهکشان را درنوردید و مسافران سیدنی به لندن را در کمتر از دو ساعت جابجا کنید. طرح‌هایی که در این کتاب معرفی‌شده‌اند، همه این کارها را انجام می‌دهند اما، مدلی که در آن‌ها به کار گرفته‌شده است باوجودآنکه تمام اصول فیزیکی را با توجه به سیب نیوتن موردتوجه قرار داده است، و به پرواز پرندگان و هواپیمای برادران رایت و حرکت ذرات کوچکتر از اتم انیشتین توجه نموده است، اما با زبانی بسیار ساده بیان‌شده است. بنابراین، دفعه دیگر، با پرتاب یک هواپیمای کاغذی، پاسخ معلم، رئیس، دوست، یا همکار یا مادرتان را بدهید. این اولین مرحله در دوره آموزش پرواز شما محسوب می‌شود. مانند یک فرمانده نیروی هوایی عمل کنید نه مانند سرباز ساده یا یک ستاره‌شناس ضعیف) این کتاب طراحی‌شده است تا شما بتوانید خودتان فکر کنید و تجارب دست‌اول را در اصول ایرودینامیک پیاده کنید و با خلاقیت و تجربه، کار را پیش ببرید.
شما پیشگامان فردا هستید. هرگز به آن‌هایی که می‌گویند: شما نمی‌توانید آن کار را انجام دهید، توجه نکنید. برخی از مردمی که من می‌شناسم، اکنون درباره آرماگدون‌های هسته‌ای سخن می‌گویند. آن‌ها می‌گویند که در کجا می‌توان به نیروی هوایی پیوست و شاتل فضایی ساخت. و یا بمب‌های اتمی را به‌راحتی در دسترس قرارداد و ساخت. باید به من اعتماد کنید اگر درباره پرواز جدی هستید، نگرش‌های منفی را کنار بگذارید فقط فکر کنید اگر می‌خواهید مرزها را درنوردید و از سیاره محدود ذهن ساختتان بیرون روید باید راه دیدن را عوض کنید و باید به محدوده بی‌پایان در فضای بیکران قدم بگذارید و از سرنوشت انسانی جدا شوید!
هیچ یک از هواپیماهای من، دور از دسترس نمی‌باشند؛ اما من خالصانه امیدوارم که کتاب‌های من بتوانند الهام بخش کارهای علمی در صحنه‌ی گیتی و آسمان شوند. این که شما چند سال دارید هم اهمیت ندارد.
خوشحال باشید و کاغذ تابزنید واز پرواز لذت ببرید.
استفاده از کاغذ صحیح
همه هواپیماهایی که در این کتاب بیان‌شده‌اند، از کاغذهای نوشتنی یا کوارتو (مانند A4 با اندازه ۲۱۰´۲97 میلی‌متر) ساخته‌شده‌اند. باید مطمئن شوید که از کاغذ نازک اما قوی استفاده می‌کنید. هرگز از کاغذهایی از مثل کاغذ روزنامه استفاده نکیند. چراکه آن‌ها نه قوی هستند و نه می‌توانند فشار قسمت تاخورده را تحمل کنند. اگر کاغذ خیلی سنگین باشد مانع از اعمال تا، به آن شکلی که در این کتاب بیان‌شده است، می‌شود.
توضیح نمادها
نمادها، درصورتی‌که بخواهید در تاکردن کاغذ با موفقیت عمل کنید، اهمیت بسیاری دارند. نمادهای زیر در سراسر این کتاب استفاده شده‌اند. قبل از اینکه عمل تاکردن را انجام دهید، و در کار خود برنده شوید، کمی تمرین لازم است تا بتوانید بر روی کاغذ کارهای لازم را انجام دهید.در جهت نشان داده شده پیکان، تا کنید.
تا انداختن – ابتدا در جهت پیکان تا کنید و سپس تا را بازکنید.
نمای بزرگتر از نمودار قبلی
نمای کوچکتر از نمودار قبلی
مدل را برگردانید.
نمای دقیق نشان داده شده
درامتداد نقطه چین ببرید.
هنگامی که تاکردن ، با این خطوط نقطه چینی نشان داده می‌شود؛ معنای آن این است که باقی قسمت تا شده، در زیر بال مخفی شده است.
به داخل فشار دهید.
فنون تا کردن
فنون تا کردن، دست‌به‌دست، با استفاده از نمادهای زیر چرخیده است تا به ما رسیده است. (مگر اینکه بخواهید کاغذی را بی‌جهت تا کنید و به سمت افراد پرتاب کنید، در این صورت، نیازی به یادگیری این فنون ندارید.) بنابراین یک تکه کاغذ بردارید و این فنون را بر روی آن انجام دهید.
1) تای هفتی: در جهت پیکان و در امتداد نقطه چین تاکنید.2) تای هشتی: اکنون قسمت انتهایی و بالا را به سمت پشت تا بزنید واین کار باید در جهت پیکان و در امتداد خطوط نشان داده شده صورت گیرد.3) اکنون تای شما باید، کاغذ بی‌مصرفتان را شبیه این تصویر کرده باشد.اکنون تکه کاغذی بزرگتری رابردارید و آن را از وسط تا بزنید.
1) آیا خطوط نقطه چین را می‌بینید؟ خوب، از این خطوط، به سمت پشت و جلو تا بزنید تا هنگامی که کاغذ به خوبی خط تا را به خود بگیرد. سپس قسمت پایین یا A را با انگشت بگیرید و آن را به سمت قسمت دیگر یعنی B ببرید یا لبه A با B تماس پیدا کند.
2) بله به همین شکل.نقطه چین ها نشان دهنده تاهای مخفی هستند.
3) چه جالب، شما کار را درست انجام دادید. کاغذ را باز کنید. حالا تاهای برعکس بزنید.
تئوری بنیادین پرواز
شنیدم که گفتید اوه، بله! اما برای فهم اینکه آیا هواپیمای کاغذی شما پرواز می‌کند، باید عمل ساخت هواپیمای کاغذی را به‌خوبی انجام داده باشید.
چهار نیروی پایه‌ای وجود دارند که پرواز هواپیمای کاغذی را کنترل می‌کنند (یا هر هواپیمای دیگری) این موارد عبارت‌اند از بلند شدن، کشش، گرانش و تِراست. بلند شدن، نیرویی است که هواپیما را به سمت بالا و برخلاف نیروی گرانش، می‌برد. کشش، نیروی عمود هوا است که به سمت حرکت پیشروی هواپیما، اعمال می‌شود. گرانش، نیروی طبیعی است که هواپیما را به سمت زمین می‌کشد. تراست نیرویی است که مردم در هواپیما و در هوادارند و باعث اعمال کشش می‌شود. تراست، به‌وسیله اهرم‌ها یا موتور جت هواپیما به وجود می‌آید. در هواپیمای کاغذی، این نیرو به‌وسیله حرکت دست شما که هواپیمای کاغذی را پرتاب می‌کند، خلق می‌شود.
در شکل ۱، انرژی جنبشی تراست از دست شما، باعث می‌شود که نیرویی در جهت حرکت گلایدر به وجود بیاید (مسیر حرکت هدف). این وضعیت با مقاومت هواپیما- کشش- روبرو می‌شود و نیروی پرواز گلایدر، به‌طور موقت، از نیروی گرانش بیشتر بوده و باعث صعود آن می‌شود. همچنان که نیروی جنبشی تحلیل می‌رود، گرانش کم کم بر نیروی بلند شدن غلبه کرده و گلایدر شما به سمت زمین بازمی‌گردد.
بلند شدن به‌وسیله پرتاب در هوا و نیروی پرتابش در بالای بال هواپیما اعمال می‌شود. بال هواپیما که دارای تا به سمت بالا می‌باشد، و قسمتی از هوا که ارتفاعش بالا‌تر از ارتفاع بال است، سرعت افزایش پیدا می‌کند و این باعث افت فشار می‌شود. هواپیمای زیر بال، در فشار نرمال باقی می‌ماند. بنابراین بال می‌تواند تنها به سمت بالا باشد.
ثبات و کنترل هواپیما، فاکتور دیگری است که ارزش گفتن را دارد. هواپیما سه حرکت بنیادین انجام می‌دهد: به چپ و راست خم شدن، چرخش و گوی پرانی کردن (پرتابش یا تکانش). هواپیما هر یک از این حرکات را بر روی محور آن‌که از مرکز گرانش عبور می‌کند، اعمال می‌نماید.
در شکل ۲، می‌توانیم ببینیم که نیروی خم شدن به سمت چپ و راست در محور عمودی به شکلی است که گویا دماغ هواپیما به سمت راست یا چپ می‌گردد. چرخش، حرکت هواپیما به سمت محور طولی است و نوک یکی از به ال‌ها پایین‌تر از بال دیگر قرار می‌گیرد. (شکل ۳). پرتابش، حرکت هواپیما در محور جانبی است که طی آن دماغه به سمت بالا یا پایین حرکت می‌کند (شکل ۴).
یک هواپیمای کاغذی می‌تواند دارای کنترل‌های زیادی باشد که به آن اجازه می‌دهد به شکلی پرواز کند که شما می‌خواهید. برخی از این موارد مربوط به پره‌های دم، پره‌های بال، بالهای جانبی، بالابرها (بال پشتی به سمت بالا) بال بالای سمت چپ یا ایل رون، می. برای مطالعه موارد بیشتر درباره عوامل کنترل‌کننده الگوی پرواز هواپیما، به بخش مفاهیم پیشرفته در کتاب‌های مکمل فیزیک پرواز مراجعه کنید.
امیدوارم که این بخش، ایده خوبی را درباره مفاهیم کلی به شما داده باشد. این تنها بخشی از اساس و بنیان کار را تشکیل می‌دهد و من امیدوارم که شما زمان کافی را برای بازدید از کتابخانه محلی ما داشته باشید تا چیزهای بیشتری درباره تئوری پرواز بیاموزید.
هنر پرتاب
وقتی که شما در تاکردن کاغذ تبحر پیدا کردید، به سرعت درمی‌یابید هواپیمای کاغذی چیزی بیش از تاکردن کاغذ وجود دارد که باعث کارایی مناسب هواپیمای کاغذی می‌گردد. آن چیز، مهارت واقعی پرتاب می‌باشد. اگر می‌خواهید در بین همکلاسی‌هایتان یا همکارانتان یا برادرهایتان درکلیسا یا جاهای دیگر، سرآمد باشید باید فنون صحیح پرتاب را بیاموزید. ابتدا به موارد پایه‌ای توجه کنید. شما باید مطمئن شوید که هواپیمای شما می‌تواند در جهت صاف حرکت کند. این وابسته به تقارن هواپیمای شما است. برای اطمینان از این تقارن شما باید از ابتدا صحیح حرکت کنید و تاکردن را به درستی انجام دهید. بسیار مهم است که تاکردن به شکلی انجام شود که نیروهای برایند در هواپیما، در دو طرف کاغذ به یک اندازه توزیع شده باشند. بهترین راه برای انجام این کار، تاکردن کاغذ از وسط می‌باشد. برای اینکه کاغذ از وسط تا بخورد، باید آن را به شکلی تا کنید که دو طرف کاغذ درست روی یکدیگر قرار بگیرند و سپس انگشتتان را در لبه تا شده که به سمت بیرون آمده قرار داده وکاغذرا فشار دهید تا تا بخورد. این فشار دادن باید در امتداد قسمت بیرون آمده صورت پذیرد تا تمام کاغذ به یک شکل چین بخورد.
هر هواپیما در این کتاب، با روش متفاوتی پرتاب می‌شود و برخی از آن‌ها را می‌توان به طرق مختلف پرتاب کرد
1- برای پرتاب عادی هواپیما، مرکز قسمت پایین هواپیما را با انگشتانتان بگیرد و سپس سعی کنید دست وبازویتان را به عقب و جلو ببرید و انگشتانتتان در حال ثابت باقی بمانند. پرتاب با سرعت مطلوب انجام می‌شود و این بستگی به نوع کاغذ انتخاب‌شده دارد. به یاد داشته باشید که بال‌ها باید هم‌سطح باشند و سطح برابر آن‌ها تا آخر حفظ شود.
2- برای اینکه حرکت حلقوی انجام شود، بهتر است از هواپیمای با بال پهن‌تر استفاده کنید. با تنظیم پره‌های دم یا تاکردن قسمتهای انتهایی بال به سمت بالا، می‌توانید بهترین حالت حلقه‌ای را به هواپیما بدهید. با نگهداشتن هواپیما با دست و پایین بردن آن، باید چشمانتان را به هواپیما بدوزید تا دقیقاً ببینید که عمل پرتاب رابه چه شکلی انجام می‌دهید. این حالت باید کاملاً حلقوی باشد و این نشان می‌دهد که تعادل و جهت هواپیما صحیح است. گاهی جهت باد می‌تواند باعث تغییر عملکرد چرخش هواپیما شود. پیشنهاد می‌کنم که با تمرین، مهارت خودتان را افزایش دهید.
3- برخی هواپیما‌ها در این کتاب، به گونه‌ای طراحی شده‌اند که چرخشی افقی یا حتی گردش حلقوی داشته‌باشند و آن را به صورت دو وجهی انجام دهند. باید هواپیمایتان را بادست بگیرید و انگشتانتان باید به سمت انتهای جلویی هواپیما باشد. آنگاه باقی هواپیما در پشت دستتان قرار می‌گیرد. با این وضعیت، روی هواپیما را کمی به سمت خودتان گرفته و با نیروی مناسب، آنرا پرت کنید. باید زاویه حمله بیش از مقدار نرمال باشد. یعنی در حدود ۲۰ درجه بالا‌تر از افق، حالتی مناسب است. حالت چرخش باید به خوبی در هواپیما مشخص شود. در این وضعیت، زاویه حمله (پرتاب) و تراست باید صحیح باشند تا کار به طور کامل انجام شود. تمرین باعث می‌شود همه چیز درست شود!
اگر هواپیما را کمی به سمت بالا بگیرید، بسیار لذت خواهید برید. اگر از هواپیمای با بال پهن‌تر استفاده کنید، آنگاه بلند شدن آن را بسیار لذتبخش خواهید یافت. گرفتن هواپیما به سمت پایین، با زاویه حدود ۴۰ درجه هم نوع دیگری از پرتاب است. با نگهداشتن هواپیما با انگشت و توجه به تراست انگشت سبابه و گلایدر، پرتاب آن به سمت جلو به موازات جهت بال، پرتابی مناسب خواهد بود. همچنان که گلایدر در امتداد بال‌ها حرکت می‌کند، کمترین تاثیر را دراین حالت از بال می‌پذیرد. زیباییهای طراحی‌های بیان شده در این کتاب به گونه‌ای است که زمان بسیار اندکی طول می‌کشد تا شما بتوانید یک تکه کاغذعادی را به هواپیمایی بسیار زیبا تبدیل کنید و آن را به شکلی که می‌خواهید به پرواز درآورید.
پرتاب دور، جنبه جالب دیگر هواپیمای کاغذی می‌باشد. شرایط صحیح برای پرتاب دور، هوا و سطح زمین می‌باشد. هواپیما ابتدا ممکن است خوب حرکت کند اما ممکن است به دلایل مختلف دچار آشفتگی پرواز شود. اگر شما قدرت پرتاب مناسبی داشته باشید، و بتوانید هواپیما را تا آنجا که می‌توانید به سمت دور‌تر پرت کنید، حرکت زیبایی را خواهید دید. اما باید توجه کنید که در این کار، افراط ننمایید و هواپیمای شما نیازمند طراحی خاص و همچنین پرتاب مناسب می‌باشد. باید اطمینان پیدا کنید که هواپیمای شما در جهت مستقیم حرکت می‌کند آنگاه با نیروی ملایم و با زاویه‌ای کمی از بزرگتر از افق (حدود ۱۰ درجه پرتاب کنید) دستانتان راصاف بگیرید و آن را انجام دهید. برخی از مردم ممکن است به شما بگویند که زاویه را کمی بیشتر انتخاب کنید؛ اما آن‌ها چیزی درباره پرتاب دور نمی‌دانند پس بهتر است به حرف آن‌ها گوش نکنید چرا که هواپیما مسیر زیادی را نخواهد رفت.
باید به مناطق مرتفع ساختمانی یا کوهستانی بروید و عمل پرتاب را انجام دهید. در آنجا می‌توانید ظرف نیم ساعت، غوطه ورشدن هواپیما را به زیبایی در آسمان تجربه کنید. به من اعتماد کنید. من خود آن را انجام داده‌ام. در انتها به این نکته توجه کنید که در هر کجا که هستید، می‌توانید این‌کار را انجام دهید. من، آن را انجام داده و چندین سال است که از آن لذت می‌برم.مفاهیم پیشرفته در طراحی هواپیمای کاغذی
هواپیما به دلیل شکل خاصش می‌تواند پرواز کند یا نکند. یک تکه کاغذ، به زمین می‌افتد، اما این افتادن، به شکلی خاص انجام می‌شود. نیرویی که هوا بر آن اعمال می‌کند، باعث می‌شود تا جهت افتادن آن، به شکلی غیرقابل پیش‌بینی باشد. بنابراین یک تکه کاغذ نسبت به یک آجر، زمان بیشتری طول می‌کشد تا به زمین بیفتد. چرا که یک تکه کاغذ سبک‌تر است و به اندازه کافی می‌تواند در برابر مقاومت هوا، پایداری کند.
هواپیماهای کاغذی مختلف با روش‌های متفاوت پرواز می‌کنند و این تنها به شکل آن است که این اشکال برای پرواز خاص آن‌ها تعبیه شده‌اند. بال، از طرف دیگر، باعث می‌شود که مقاومت هوا، تحت تاثیر قرار گرفته و همین بر پرواز نمایشی تاثیرگذاری خواهد داشت.
اینکه چه‌راهی استفاده شود، کاربری‌ها و تغییرات زیادی وجود دارد که شما می‌توانید به دلایل مختلفی که خودتان می‌خواهید یا براساس برنامه پرواز، آن‌ها را اعمال کنید. شما چند راه دارید که هواپیمای کاغذی خود را عوض کنید.
مفهوم 1: پره یا رودر:
این یک تای معکوس ویژه و پایه‌ای است (رجوع کنید به بخش فنون تاکردن ) همانطور که در قسمت انتهایی و پشت هواپیما نشان داده شده است، قسمت انتهایی بدنه به سمت داخل آورده شده است و تا به صورت معکوس زده شده است تا پره شکل بگیرد. این وضعیت می‌تواند جهات بیشتری را به مسیر پرواز بدهد.مفهوم ۲: افزودن ارتفاع به بال یا پره‌ها:
تنها، لبه‌های پره را به سمت پایین تا کنید. اکنون پره جدید یک بخش هموار جدید را به وجود آورده که دربرابر مقاومت هوا، عملکرد دارد و باعث تغییر هواپیما خواهد شد. این در صورتی یک تای ایده‌ال محسوب می‌شود که شما بخواهید گلایدر حرکت حلقه‌ای داشته باشد.مفهوم ۳: بالا بردن دُم:
اگر هواپیمای کاغذی شما به سمت زمین شیرجه می‌رود، یا در جهتی که می‌خواهید پرواز نمی‌کند کمی آنرا به سمت بالا تا کنید و دم سمت چپ را یا دم سمت راست را مقداری بالا بیاورید. این وضعیت وابسته به چپ یا راستِ شیرجه زدن هواپیما است. این باعث می‌شود که هواپیما با دُم بالارفته تری همراه شود. اگر هواپیمای شما هنوز هم به خوبی حرکت نمی‌کند، می‌توانید تا را مقداری در قسمت انتهایی بال پشتی به سمت پایین بیاورید (شکل۲) به هر حال، به یاد داشته باشید که بالابردن دم باعث کشش و فرسایش عملکرد گلایدر می‌شود. راه بهتر، تاکردن یک کاغذ جدید برای ساختن هواپیمای جدید است. این کار باید با توجه به دقت تقارنی در تاهای شما صورت پذیرد. مفهوم ۴: بال یا پره تا شده معکوس افقی:
یک راه خوب برای افزودن سبک و بالا بردن هواپیما، به این شکل است: قسمت دارای خطوط نقطه چین را بریده و انتهای بدنه هواپیما را به سمت بالا فشار دهید تا یک پره جدید خلق شود. مفهوم 5: محکم کردن بدنه:
این روش به وسیله بسیاری از سازندگان حرفه‌ای هواپیمای کاغذی که به دنبال رقابت در مدل‌ها هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. بخش باز بدنه، به هم می‌چسبد تا سرعت و شتاب هواپیما بیشتر شود. این کار به بهترین شکل با استفاده از نوارچسب انجام می‌شود. شما می‌توانید در قسمت دارای تای هفتی هواپیما، از مقداری نوارچسب استفاده کنید تا دو طرف تای هفتی به یکدیگر بچسبد. این کار باعث می‌شود که بدنه به یکدیگر متصل شود.مفهوم 6 : سبک کردن قسمت انتهایی بدنه برای ثبات:
در بسیاری از هواپیما‌ها بدنه آنقدر دراز است که باعث می‌شود هواپیما بچرخد (رک تئوری پرواز بنیادین). با بریدن قسمت کوچکی از آن می‌توانید بهترین تعادل وثبات را به وجود آورید. بریدن چندین بخش به جای تنها یک قسمت بلند، باعث می‌شود که پرواز بهتر شود اما باید این کار به سبکی صحیح انجام شود تا حالت تقارن هواپیما از بین نرود.مفاهیم دیگری وجود دارند که با دانستن آن‌ها می‌توانید کارایی هواپیمایتان را بهبود ببخشید. تجربه هم نامی است که در مسابقات آن را کسب خواهید کرد. من به شما می‌گویم که با اعمال تغییرات، می‌توانید انواع مختلفی از پرواز را مشاهده کنید.
رفع مشکل: آیا پرواز نمی‌کند؟ یک راه برای حل مشکل، توجه به تناسب هواپیما و نگاه کردن به نحوه ارتعاش بالهای آن در هنگام پرواز می‌باشد. راه بهتر، انجام معکوس کارهای تازدن می‌باشد تا مشخص شود که کجای کار را اشتباه انجام داده‌ایم. در بسیاری از موارد، نبود تقارن باعث می‌شود که این تکه کاغذ خوب عمل نکند. مثلاً گاهی تا در سمت چپ هواپیما بیشتر است آنگاه باید بتوانید تقارن را اندکی به سمت راست متمایل کنید. ایده‌ی بهتر استفاده از یک خط‌کش برای تخمین میانه کاغذ و تقارن تا‌ها است. در اینجا شما می‌توانید با استفاده از خط‌کش، درباره تقارن داده شده به هواپیمایتان قضاوت کنید.
دلایل دیگری که باعث عدم پرواز هواپیما می‌شوند، عبارتند از:
1) عدم پرتاب صحیح
2) وجود باد زیاد
3) انواع کاغذ نادرست
4) کاغذهایی که تقارن درستی ندارند
5) ارتفاع بسیار بالا یا بسیار پایین یا سنگین بودن دماغه.
البته قبل از اینکه بتوانید درفن هواپیماسازی استاد شوید، باید بسیار تجربه کسب کنید. این کار گاهاً بسیار کند پیش می‌رود و شما باید بتوانید از این کار لذت ببرید.
مطالب مرتبط:
آموزش ساخت هواپیماهای کاغذی - جلسه اول
آموزش ساخت هواپیماهای کاغذی - جلسه دوم
آموزش ساخت هواپیماهای کاغذی - جلسه سوم
آموزش ساخت هواپیماهای کاغذی - جلسه چهارم
آموزش ساخت هواپیماهای کاغذی - جلسه پنجم
بخش: پروژه های دانش آموزی، تهیه کننده: آقای یوسف ناصرزاده ، تنطیم کننده: راضیه پورحسین
. افزایش تمرکز
. بالا بردن درک سه بعدی
. آشنایی با علم پرواز
. بازی با علم ریاضیات و مهندسی
. آشنایی با قوانین آیرودینامیک
وسایل مورد نیاز : یک عدد برگه A4
مقدمه
به دنیای هواپیمای کاغذی خوش‌آمدید. این بخش اصول ساخت هواپیمای کاغذی را به شما نشان می‌دهد. روزهای زیادی را می‌توانید در کلاس درس، صرف ساختن هواپیمای کاغذی نمایید. اکنون می‌توانید دستگاه‌ها یا ماشین‌های کاغذی پیچیده بسازید. کاری‌که این کاغذها انجام می‌دهند چیزی وَرای بازی و لذتِ ساده و درک شما است. طرح‌ها به گونه‌ای چالش‌برانگیز و براساس قوانین بنیادین فیزیک ایجاد شده‌اند.
اکنون تصور کنید که در آینده‌ای نزدیک هستید و در حال گذراندن دوره‌های ساخت هواپیما می‌باشید و در حال گذراندن طرح‌های رایانه‌ای و سلاح‌های فضایی ویا شاتل‌های فضایی می‌باشید. شما می‌توانید حتی به‌عنوان یک خلبان، مدارهای تازه کهکشان را درنوردید و مسافران سیدنی به لندن را در کمتر از دو ساعت جابجا کنید. طرح‌هایی که در این کتاب معرفی‌شده‌اند، همه این کارها را انجام می‌دهند اما، مدلی که در آن‌ها به کار گرفته‌شده است باوجودآنکه تمام اصول فیزیکی را با توجه به سیب نیوتن موردتوجه قرار داده است، و به پرواز پرندگان و هواپیمای برادران رایت و حرکت ذرات کوچکتر از اتم انیشتین توجه نموده است، اما با زبانی بسیار ساده بیان‌شده است. بنابراین، دفعه دیگر، با پرتاب یک هواپیمای کاغذی، پاسخ معلم، رئیس، دوست، یا همکار یا مادرتان را بدهید. این اولین مرحله در دوره آموزش پرواز شما محسوب می‌شود. مانند یک فرمانده نیروی هوایی عمل کنید نه مانند سرباز ساده یا یک ستاره‌شناس ضعیف) این کتاب طراحی‌شده است تا شما بتوانید خودتان فکر کنید و تجارب دست‌اول را در اصول ایرودینامیک پیاده کنید و با خلاقیت و تجربه، کار را پیش ببرید.
هیچ یک از هواپیماهای من، دور از دسترس نمی‌باشند؛ اما من خالصانه امیدوارم که کتاب‌های من بتوانند الهام بخش کارهای علمی در صحنه‌ی گیتی و آسمان شوند. این که شما چند سال دارید هم اهمیت ندارد.
خوشحال باشید و کاغذ تابزنید واز پرواز لذت ببرید.
استفاده از کاغذ صحیح
همه هواپیماهایی که در این کتاب بیان‌شده‌اند، از کاغذهای نوشتنی یا کوارتو (مانند A4 با اندازه ۲۱۰´۲97 میلی‌متر) ساخته‌شده‌اند. باید مطمئن شوید که از کاغذ نازک اما قوی استفاده می‌کنید. هرگز از کاغذهایی از مثل کاغذ روزنامه استفاده نکیند. چراکه آن‌ها نه قوی هستند و نه می‌توانند فشار قسمت تاخورده را تحمل کنند. اگر کاغذ خیلی سنگین باشد مانع از اعمال تا، به آن شکلی که در این کتاب بیان‌شده است، می‌شود.
توضیح نمادها
نمادها، درصورتی‌که بخواهید در تاکردن کاغذ با موفقیت عمل کنید، اهمیت بسیاری دارند. نمادهای زیر در سراسر این کتاب استفاده شده‌اند. قبل از اینکه عمل تاکردن را انجام دهید، و در کار خود برنده شوید، کمی تمرین لازم است تا بتوانید بر روی کاغذ کارهای لازم را انجام دهید.
تا انداختن – ابتدا در جهت پیکان تا کنید و سپس تا را بازکنید.
نمای بزرگتر از نمودار قبلی
مدل را برگردانید.
نمای دقیق نشان داده شده
درامتداد نقطه چین ببرید.
هنگامی که تاکردن ، با این خطوط نقطه چینی نشان داده می‌شود؛ معنای آن این است که باقی قسمت تا شده، در زیر بال مخفی شده است.
به داخل فشار دهید.
فنون تا کردن
فنون تا کردن، دست‌به‌دست، با استفاده از نمادهای زیر چرخیده است تا به ما رسیده است. (مگر اینکه بخواهید کاغذی را بی‌جهت تا کنید و به سمت افراد پرتاب کنید، در این صورت، نیازی به یادگیری این فنون ندارید.) بنابراین یک تکه کاغذ بردارید و این فنون را بر روی آن انجام دهید.
1) تای هفتی: در جهت پیکان و در امتداد نقطه چین تاکنید.
1) آیا خطوط نقطه چین را می‌بینید؟ خوب، از این خطوط، به سمت پشت و جلو تا بزنید تا هنگامی که کاغذ به خوبی خط تا را به خود بگیرد. سپس قسمت پایین یا A را با انگشت بگیرید و آن را به سمت قسمت دیگر یعنی B ببرید یا لبه A با B تماس پیدا کند.
3) چه جالب، شما کار را درست انجام دادید. کاغذ را باز کنید. حالا تاهای برعکس بزنید.
تئوری بنیادین پرواز
شنیدم که گفتید اوه، بله! اما برای فهم اینکه آیا هواپیمای کاغذی شما پرواز می‌کند، باید عمل ساخت هواپیمای کاغذی را به‌خوبی انجام داده باشید.
چهار نیروی پایه‌ای وجود دارند که پرواز هواپیمای کاغذی را کنترل می‌کنند (یا هر هواپیمای دیگری) این موارد عبارت‌اند از بلند شدن، کشش، گرانش و تِراست. بلند شدن، نیرویی است که هواپیما را به سمت بالا و برخلاف نیروی گرانش، می‌برد. کشش، نیروی عمود هوا است که به سمت حرکت پیشروی هواپیما، اعمال می‌شود. گرانش، نیروی طبیعی است که هواپیما را به سمت زمین می‌کشد. تراست نیرویی است که مردم در هواپیما و در هوادارند و باعث اعمال کشش می‌شود. تراست، به‌وسیله اهرم‌ها یا موتور جت هواپیما به وجود می‌آید. در هواپیمای کاغذی، این نیرو به‌وسیله حرکت دست شما که هواپیمای کاغذی را پرتاب می‌کند، خلق می‌شود.
در شکل ۱، انرژی جنبشی تراست از دست شما، باعث می‌شود که نیرویی در جهت حرکت گلایدر به وجود بیاید (مسیر حرکت هدف). این وضعیت با مقاومت هواپیما- کشش- روبرو می‌شود و نیروی پرواز گلایدر، به‌طور موقت، از نیروی گرانش بیشتر بوده و باعث صعود آن می‌شود. همچنان که نیروی جنبشی تحلیل می‌رود، گرانش کم کم بر نیروی بلند شدن غلبه کرده و گلایدر شما به سمت زمین بازمی‌گردد.
بلند شدن به‌وسیله پرتاب در هوا و نیروی پرتابش در بالای بال هواپیما اعمال می‌شود. بال هواپیما که دارای تا به سمت بالا می‌باشد، و قسمتی از هوا که ارتفاعش بالا‌تر از ارتفاع بال است، سرعت افزایش پیدا می‌کند و این باعث افت فشار می‌شود. هواپیمای زیر بال، در فشار نرمال باقی می‌ماند. بنابراین بال می‌تواند تنها به سمت بالا باشد.
ثبات و کنترل هواپیما، فاکتور دیگری است که ارزش گفتن را دارد. هواپیما سه حرکت بنیادین انجام می‌دهد: به چپ و راست خم شدن، چرخش و گوی پرانی کردن (پرتابش یا تکانش). هواپیما هر یک از این حرکات را بر روی محور آن‌که از مرکز گرانش عبور می‌کند، اعمال می‌نماید.
در شکل ۲، می‌توانیم ببینیم که نیروی خم شدن به سمت چپ و راست در محور عمودی به شکلی است که گویا دماغ هواپیما به سمت راست یا چپ می‌گردد. چرخش، حرکت هواپیما به سمت محور طولی است و نوک یکی از به ال‌ها پایین‌تر از بال دیگر قرار می‌گیرد. (شکل ۳). پرتابش، حرکت هواپیما در محور جانبی است که طی آن دماغه به سمت بالا یا پایین حرکت می‌کند (شکل ۴).
یک هواپیمای کاغذی می‌تواند دارای کنترل‌های زیادی باشد که به آن اجازه می‌دهد به شکلی پرواز کند که شما می‌خواهید. برخی از این موارد مربوط به پره‌های دم، پره‌های بال، بالهای جانبی، بالابرها (بال پشتی به سمت بالا) بال بالای سمت چپ یا ایل رون، می. برای مطالعه موارد بیشتر درباره عوامل کنترل‌کننده الگوی پرواز هواپیما، به بخش مفاهیم پیشرفته در کتاب‌های مکمل فیزیک پرواز مراجعه کنید.
امیدوارم که این بخش، ایده خوبی را درباره مفاهیم کلی به شما داده باشد. این تنها بخشی از اساس و بنیان کار را تشکیل می‌دهد و من امیدوارم که شما زمان کافی را برای بازدید از کتابخانه محلی ما داشته باشید تا چیزهای بیشتری درباره تئوری پرواز بیاموزید.
وقتی که شما در تاکردن کاغذ تبحر پیدا کردید، به سرعت درمی‌یابید هواپیمای کاغذی چیزی بیش از تاکردن کاغذ وجود دارد که باعث کارایی مناسب هواپیمای کاغذی می‌گردد. آن چیز، مهارت واقعی پرتاب می‌باشد. اگر می‌خواهید در بین همکلاسی‌هایتان یا همکارانتان یا برادرهایتان درکلیسا یا جاهای دیگر، سرآمد باشید باید فنون صحیح پرتاب را بیاموزید. ابتدا به موارد پایه‌ای توجه کنید. شما باید مطمئن شوید که هواپیمای شما می‌تواند در جهت صاف حرکت کند. این وابسته به تقارن هواپیمای شما است. برای اطمینان از این تقارن شما باید از ابتدا صحیح حرکت کنید و تاکردن را به درستی انجام دهید. بسیار مهم است که تاکردن به شکلی انجام شود که نیروهای برایند در هواپیما، در دو طرف کاغذ به یک اندازه توزیع شده باشند. بهترین راه برای انجام این کار، تاکردن کاغذ از وسط می‌باشد. برای اینکه کاغذ از وسط تا بخورد، باید آن را به شکلی تا کنید که دو طرف کاغذ درست روی یکدیگر قرار بگیرند و سپس انگشتتان را در لبه تا شده که به سمت بیرون آمده قرار داده وکاغذرا فشار دهید تا تا بخورد. این فشار دادن باید در امتداد قسمت بیرون آمده صورت پذیرد تا تمام کاغذ به یک شکل چین بخورد.
هر هواپیما در این کتاب، با روش متفاوتی پرتاب می‌شود و برخی از آن‌ها را می‌توان به طرق مختلف پرتاب کرد
1- برای پرتاب عادی هواپیما، مرکز قسمت پایین هواپیما را با انگشتانتان بگیرد و سپس سعی کنید دست وبازویتان را به عقب و جلو ببرید و انگشتانتتان در حال ثابت باقی بمانند. پرتاب با سرعت مطلوب انجام می‌شود و این بستگی به نوع کاغذ انتخاب‌شده دارد. به یاد داشته باشید که بال‌ها باید هم‌سطح باشند و سطح برابر آن‌ها تا آخر حفظ شود.
2- برای اینکه حرکت حلقوی انجام شود، بهتر است از هواپیمای با بال پهن‌تر استفاده کنید. با تنظیم پره‌های دم یا تاکردن قسمتهای انتهایی بال به سمت بالا، می‌توانید بهترین حالت حلقه‌ای را به هواپیما بدهید. با نگهداشتن هواپیما با دست و پایین بردن آن، باید چشمانتان را به هواپیما بدوزید تا دقیقاً ببینید که عمل پرتاب رابه چه شکلی انجام می‌دهید. این حالت باید کاملاً حلقوی باشد و این نشان می‌دهد که تعادل و جهت هواپیما صحیح است. گاهی جهت باد می‌تواند باعث تغییر عملکرد چرخش هواپیما شود. پیشنهاد می‌کنم که با تمرین، مهارت خودتان را افزایش دهید.
3- برخی هواپیما‌ها در این کتاب، به گونه‌ای طراحی شده‌اند که چرخشی افقی یا حتی گردش حلقوی داشته‌باشند و آن را به صورت دو وجهی انجام دهند. باید هواپیمایتان را بادست بگیرید و انگشتانتان باید به سمت انتهای جلویی هواپیما باشد. آنگاه باقی هواپیما در پشت دستتان قرار می‌گیرد. با این وضعیت، روی هواپیما را کمی به سمت خودتان گرفته و با نیروی مناسب، آنرا پرت کنید. باید زاویه حمله بیش از مقدار نرمال باشد. یعنی در حدود ۲۰ درجه بالا‌تر از افق، حالتی مناسب است. حالت چرخش باید به خوبی در هواپیما مشخص شود. در این وضعیت، زاویه حمله (پرتاب) و تراست باید صحیح باشند تا کار به طور کامل انجام شود. تمرین باعث می‌شود همه چیز درست شود!
اگر هواپیما را کمی به سمت بالا بگیرید، بسیار لذت خواهید برید. اگر از هواپیمای با بال پهن‌تر استفاده کنید، آنگاه بلند شدن آن را بسیار لذتبخش خواهید یافت. گرفتن هواپیما به سمت پایین، با زاویه حدود ۴۰ درجه هم نوع دیگری از پرتاب است. با نگهداشتن هواپیما با انگشت و توجه به تراست انگشت سبابه و گلایدر، پرتاب آن به سمت جلو به موازات جهت بال، پرتابی مناسب خواهد بود. همچنان که گلایدر در امتداد بال‌ها حرکت می‌کند، کمترین تاثیر را دراین حالت از بال می‌پذیرد. زیباییهای طراحی‌های بیان شده در این کتاب به گونه‌ای است که زمان بسیار اندکی طول می‌کشد تا شما بتوانید یک تکه کاغذعادی را به هواپیمایی بسیار زیبا تبدیل کنید و آن را به شکلی که می‌خواهید به پرواز درآورید.
پرتاب دور، جنبه جالب دیگر هواپیمای کاغذی می‌باشد. شرایط صحیح برای پرتاب دور، هوا و سطح زمین می‌باشد. هواپیما ابتدا ممکن است خوب حرکت کند اما ممکن است به دلایل مختلف دچار آشفتگی پرواز شود. اگر شما قدرت پرتاب مناسبی داشته باشید، و بتوانید هواپیما را تا آنجا که می‌توانید به سمت دور‌تر پرت کنید، حرکت زیبایی را خواهید دید. اما باید توجه کنید که در این کار، افراط ننمایید و هواپیمای شما نیازمند طراحی خاص و همچنین پرتاب مناسب می‌باشد. باید اطمینان پیدا کنید که هواپیمای شما در جهت مستقیم حرکت می‌کند آنگاه با نیروی ملایم و با زاویه‌ای کمی از بزرگتر از افق (حدود ۱۰ درجه پرتاب کنید) دستانتان راصاف بگیرید و آن را انجام دهید. برخی از مردم ممکن است به شما بگویند که زاویه را کمی بیشتر انتخاب کنید؛ اما آن‌ها چیزی درباره پرتاب دور نمی‌دانند پس بهتر است به حرف آن‌ها گوش نکنید چرا که هواپیما مسیر زیادی را نخواهد رفت.
باید به مناطق مرتفع ساختمانی یا کوهستانی بروید و عمل پرتاب را انجام دهید. در آنجا می‌توانید ظرف نیم ساعت، غوطه ورشدن هواپیما را به زیبایی در آسمان تجربه کنید. به من اعتماد کنید. من خود آن را انجام داده‌ام. در انتها به این نکته توجه کنید که در هر کجا که هستید، می‌توانید این‌کار را انجام دهید. من، آن را انجام داده و چندین سال است که از آن لذت می‌برم.
هواپیما به دلیل شکل خاصش می‌تواند پرواز کند یا نکند. یک تکه کاغذ، به زمین می‌افتد، اما این افتادن، به شکلی خاص انجام می‌شود. نیرویی که هوا بر آن اعمال می‌کند، باعث می‌شود تا جهت افتادن آن، به شکلی غیرقابل پیش‌بینی باشد. بنابراین یک تکه کاغذ نسبت به یک آجر، زمان بیشتری طول می‌کشد تا به زمین بیفتد. چرا که یک تکه کاغذ سبک‌تر است و به اندازه کافی می‌تواند در برابر مقاومت هوا، پایداری کند.
هواپیماهای کاغذی مختلف با روش‌های متفاوت پرواز می‌کنند و این تنها به شکل آن است که این اشکال برای پرواز خاص آن‌ها تعبیه شده‌اند. بال، از طرف دیگر، باعث می‌شود که مقاومت هوا، تحت تاثیر قرار گرفته و همین بر پرواز نمایشی تاثیرگذاری خواهد داشت.
اینکه چه‌راهی استفاده شود، کاربری‌ها و تغییرات زیادی وجود دارد که شما می‌توانید به دلایل مختلفی که خودتان می‌خواهید یا براساس برنامه پرواز، آن‌ها را اعمال کنید. شما چند راه دارید که هواپیمای کاغذی خود را عوض کنید.
مفهوم 1: پره یا رودر:
این یک تای معکوس ویژه و پایه‌ای است (رجوع کنید به بخش فنون تاکردن ) همانطور که در قسمت انتهایی و پشت هواپیما نشان داده شده است، قسمت انتهایی بدنه به سمت داخل آورده شده است و تا به صورت معکوس زده شده است تا پره شکل بگیرد. این وضعیت می‌تواند جهات بیشتری را به مسیر پرواز بدهد.
تنها، لبه‌های پره را به سمت پایین تا کنید. اکنون پره جدید یک بخش هموار جدید را به وجود آورده که دربرابر مقاومت هوا، عملکرد دارد و باعث تغییر هواپیما خواهد شد. این در صورتی یک تای ایده‌ال محسوب می‌شود که شما بخواهید گلایدر حرکت حلقه‌ای داشته باشد.
اگر هواپیمای کاغذی شما به سمت زمین شیرجه می‌رود، یا در جهتی که می‌خواهید پرواز نمی‌کند کمی آنرا به سمت بالا تا کنید و دم سمت چپ را یا دم سمت راست را مقداری بالا بیاورید. این وضعیت وابسته به چپ یا راستِ شیرجه زدن هواپیما است. این باعث می‌شود که هواپیما با دُم بالارفته تری همراه شود. اگر هواپیمای شما هنوز هم به خوبی حرکت نمی‌کند، می‌توانید تا را مقداری در قسمت انتهایی بال پشتی به سمت پایین بیاورید (شکل۲) به هر حال، به یاد داشته باشید که بالابردن دم باعث کشش و فرسایش عملکرد گلایدر می‌شود. راه بهتر، تاکردن یک کاغذ جدید برای ساختن هواپیمای جدید است. این کار باید با توجه به دقت تقارنی در تاهای شما صورت پذیرد.
یک راه خوب برای افزودن سبک و بالا بردن هواپیما، به این شکل است: قسمت دارای خطوط نقطه چین را بریده و انتهای بدنه هواپیما را به سمت بالا فشار دهید تا یک پره جدید خلق شود.
این روش به وسیله بسیاری از سازندگان حرفه‌ای هواپیمای کاغذی که به دنبال رقابت در مدل‌ها هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. بخش باز بدنه، به هم می‌چسبد تا سرعت و شتاب هواپیما بیشتر شود. این کار به بهترین شکل با استفاده از نوارچسب انجام می‌شود. شما می‌توانید در قسمت دارای تای هفتی هواپیما، از مقداری نوارچسب استفاده کنید تا دو طرف تای هفتی به یکدیگر بچسبد. این کار باعث می‌شود که بدنه به یکدیگر متصل شود.
در بسیاری از هواپیما‌ها بدنه آنقدر دراز است که باعث می‌شود هواپیما بچرخد (رک تئوری پرواز بنیادین). با بریدن قسمت کوچکی از آن می‌توانید بهترین تعادل وثبات را به وجود آورید. بریدن چندین بخش به جای تنها یک قسمت بلند، باعث می‌شود که پرواز بهتر شود اما باید این کار به سبکی صحیح انجام شود تا حالت تقارن هواپیما از بین نرود.
رفع مشکل: آیا پرواز نمی‌کند؟ یک راه برای حل مشکل، توجه به تناسب هواپیما و نگاه کردن به نحوه ارتعاش بالهای آن در هنگام پرواز می‌باشد. راه بهتر، انجام معکوس کارهای تازدن می‌باشد تا مشخص شود که کجای کار را اشتباه انجام داده‌ایم. در بسیاری از موارد، نبود تقارن باعث می‌شود که این تکه کاغذ خوب عمل نکند. مثلاً گاهی تا در سمت چپ هواپیما بیشتر است آنگاه باید بتوانید تقارن را اندکی به سمت راست متمایل کنید. ایده‌ی بهتر استفاده از یک خط‌کش برای تخمین میانه کاغذ و تقارن تا‌ها است. در اینجا شما می‌توانید با استفاده از خط‌کش، درباره تقارن داده شده به هواپیمایتان قضاوت کنید.
دلایل دیگری که باعث عدم پرواز هواپیما می‌شوند، عبارتند از:
1) عدم پرتاب صحیح
2) وجود باد زیاد
3) انواع کاغذ نادرست
4) کاغذهایی که تقارن درستی ندارند
5) ارتفاع بسیار بالا یا بسیار پایین یا سنگین بودن دماغه.
البته قبل از اینکه بتوانید درفن هواپیماسازی استاد شوید، باید بسیار تجربه کسب کنید. این کار گاهاً بسیار کند پیش می‌رود و شما باید بتوانید از این کار لذت ببرید.
مطالب مرتبط:
آموزش ساخت هواپیماهای کاغذی - جلسه اول
آموزش ساخت هواپیماهای کاغذی - جلسه دوم
آموزش ساخت هواپیماهای کاغذی - جلسه سوم
آموزش ساخت هواپیماهای کاغذی - جلسه چهارم
آموزش ساخت هواپیماهای کاغذی - جلسه پنجم
بخش: پروژه های دانش آموزی، تهیه کننده: آقای یوسف ناصرزاده ، تنطیم کننده: راضیه پورحسین
