[창의설계] 종이헬리콥터 레포트
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- 목차
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1. 변수 결정 하기.
2. 10번 이내로 줄여서 실험하기.
3. 실험 결과
4. 결과 분석
- 본문내용
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2. 10번 이내로 줄여서 실험하기.
우리 조는 변수로 날개 폭, 날개길이, 몸통무게로 정하였고 각각 3개씩 길이와 개수를 정하여 측정하면 27번의 경우의 수를 얻게 될 것이다. 그러나 조금 더 효율적인 방법을 생각해내면, 최소9번까지 줄일 수 있다. 그래서 우리 조는 날개의 길이와 폭을 하나로 묶어서 각각 (7.5cm, 2.5cm), (10.5cm, 3.5cm), (13.5cm, 4.5cm)로 고정화시켰고 이 각각의 경우에 몸통부분에 스티커 개 , 10개, 20개를 더하여 9번의 실험을 통해 체공시간을 비교해보기로 하였다. 그 이유는 날개의 길이와 폭이 반비례 형태로 증가하는 것보다는 비례형태로 증가하는 것이 더 날개의 안정성에 도움을 줄 것이라고 생각하였고, 또한 몸통의 무게를 변화시킨 뒤 날개의 폭이나 길이를 변화시켜 안정한 헬리콥터를 찾는 것보다 몸통의 무게를 나중에 변화시키는 것이 더 쉽고 빠르다고 생각했기 때문이다.
3. 실험 결과
날개길이
(Cm) 날개 너비
(Cm) 무게
(스티커 개수) 체공시간(초)
1회 2회 3회 평균
7.5 2.5 5 1.47 1.67 1.68 1.61
10 1.82 2.09 1.88 1.93
20 2.02 2.09 2.02 2.04
10.5 3.5 5 2.03 2.17 2.17 2.12
10 2.23 2.16 2.02 2.14
20 2.73 2.44 2.58 2.58
30 2.3 2.38 2.37 2.35
13.5 4.5 5 1.96 1.75 1.54 1.75
10 1.68 1.95 1.6 1.74
20 2.66 2.86 2.44 2.65
날개 길이와 넓이를 각각 7.5cm/2.5cm, 10.5cm/3.5cm, 13.5cm/4.5cm 일 때에 무게를 스티커 5개, 10개, 20개로 변화시켜 약 2m 높이에서 종이 헬리콥터의 체공시간을 3회씩 측정하여 평균 체공시간을 구하였다. 그 결과 날개 길이가 13.5cm, 날개 넓이가 4.5cm, 무게가 20개일 때 기록은 가장 길었지만 종이 헬리콥터가 불안정하여 회전이 잘 일어나지 않았다. 그러나 날개 길이가 10.5cm, 날개 넓이가 3.5cm, 무게가 20개인 종이 헬리콥터는 안정적으로 회전이 잘 일어나면서 날개 길이가 13.5cm, 날개 넓이가 4.5cm, 무게가 20개인 것과 기록 차이가 작게 나므로 이 조건의 종이 헬리콥터의 경우가 최적의 상태라고 결정하였다.
4. 결과 분석
우리 조는 날개 길이와 너비가 커지면 공기에 대한 저항력이 커져서 더 오랫동안 종이 헬리콥터가 비행할 것이라고 예상했다. 그런데 날개길이와 너비가 각각 7.5cm/2.5cm에서 10.5cm/3.5cm로 증가시켰을 때는 체공 시간이 늘어났지만 제일 큰 크기인 13.5cm/4.5cm일 때에는 오히려 체공시간이 감소하였다.
종이 헬리콥터가 비행하는 모습을 관찰하였을 때 회전이 잘 일어나지 않고 종이 헬리콥터가 불안정해졌다. 이것은 종이 헬리콥터가 잘 날기 위해서는 날개길이와 너비뿐만 아니라 몸통 길이로 비율에 맞게 조절되어야 하는데 13.5cm/4.5cm의 경우는 이 비율이 깨져서 헬리콥터가 불안정해져서 잘 날지 못하는 것으로 생각된다. 날개는 주로 공기의 저항을 받아 종이 헬리콥터가 공중에 떠 있을 수 있게 하는 역할을 하고 몸통은 중력의 작용으로 아래로 떨어지게 하는 역할을 하는데 아래 그림과 같이 날개에 비해서 몸통이 너무 긴 경우는 아래로 작용하는 힘이 커지게 되어 비행시간이 짧아지고 날개에 비해서 몸통이 짧은 경우는 위로 작용하는 힘에 비해 아래로 작용하는 힘이 작아서 헬리콥터가 회전하는 동안 저항이 더 커 회전 안정성이 작아져 회전이 잘 일어나지 않아 비행시간이 짧아진다. 즉, 종이 헬리콥터의 날개길이와 날개 너비와 몸통 길이 세가지 요소가 적당한 비율을 가지게 하여 각 부분에 작용하는 힘이 균형 맞게 작용해야 종이 헬리콥터의 비행시간이 증가한다. 우리가 선택한
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