Φτιάξτε ένα χάρτινο ελικόπτερο για τον Άρη

Μετάβαση στον οδηγό του εκπαιδευτικού

Το ρόβερ Perseverance Mars της NASA εκτοξεύτηκε τον Ιούλιο του 2020, μεταφέροντας το πρώτο ελικόπτερο στην επιφάνεια του Άρη ! Αυτό το ελικόπτερο έπρεπε να είναι ελαφρύ και να έχει μεγάλους έλικες για να πετάξει στον Άρη. Αυτοί οι μεγάλοι έλικες περιστρέφονται τόσο γρήγορα που δημιουργούν αρκετή άντωση για να ξεπεράσουν τη βαρύτητα του Κόκκινου Πλανήτη και να σηκωθούν από το έδαφος.

---

Παρακολουθήστε το Tutorial

Δείτε παρακάτω για υλικά και οδηγίες βήμα προς βήμα.

Υλικά

• Απλό χαρτί ή ένα αντίγραφο του προτύπου – Λήψη PDF
• Ψαλίδια
• Μεζούρα
• Μολύβι
• (Προαιρετικό) Μια ελαφριά χάρτινη κορδέλα μήκους 3 μέτρων ή μια κάμερα smartphone

*Μην ανησυχείτε αν δεν έχετε όλα τα υλικά. Γίνετε δημιουργικοί και αντικαταστήστε τα υλικά με αυτά που έχετε! Είναι όλα μέρος της διαδικασίας σχεδιασμού.

1. Κόψε το ελικόπτερο

Κόψτε κατά μήκος των διακεκομμένων γραμμών του προτύπου. Εάν χρησιμοποιείτε απλό χαρτί, κάντε ένα σκίτσο του ελικοπτέρου με συμπαγείς και διακεκομμένες γραμμές ως οδηγό.

---

2. Δίπλωσε κατά μήκος των γραμμών

Τα πτερύγια της προπέλας, Α και Β, θα πρέπει να διπλωθούν σε αντίθετες κατευθύνσεις κατά μήκος των γραμμών. Τα πάνελ X και Y διπλώνουν προς το κέντρο και το Z αναδιπλώνεται προς τα πάνω για να δώσει στο σώμα του ελικοπτέρου ακαμψία και να χαμηλώσει το κέντρο βάρους του για πιο σταθερή πτήση.

---

3. Κάνε μια δοκιμαστική πτήση

Σηκωθείτε και κρατήστε το ελικόπτερο από το σώμα του. Σηκώστε το όσο πιο ψηλά μπορείτε στον αέρα. Τώρα, ρίξτε το. Τι παρατηρείτε; Σε ποια κατεύθυνση στρίβουν οι λεπίδες; Ρίξτε το ελικόπτερο από ψηλότερο σημείο. (Ανέβα σε μια σκάλα ή στάσου σε ένα σκαμπό.) Πώς αλλάζει η απόδοση;

---

4. Σύγκρινε

Πιάσε ένα ξεδιπλωμένο κομμάτι χαρτί ίδιου μεγέθους με αυτό που χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή του ελικοπτέρου. Ρίξτε το ταυτόχρονα με το ελικόπτερο. Ποιο πέφτει πιο γρήγορα; Τυλίξτε το κομμάτι χαρτί σε μια μπάλα. Ρίξτε αυτή τη χάρτινη μπάλα ταυτόχρονα με το ελικόπτερο. Ποιο πέφτει πιο γρήγορα; Μπορείτε να μαντέψετε γιατί; (Ιδέα: Έχει να κάνει με την αντίσταση του αέρα).

---

5. Πειραματίσου

Κάντε μια αλλαγή στο ελικόπτερο σας. Δοκιμάστε να διπλώσετε το κάτω προς τα πάνω μία ακόμη πτυχή ή να κοντύνετε ή να αλλάξετε το σχήμα των λεπίδων. Πώς αλλάζει η απόδοση του ελικοπτέρου σας; Γιατί; Μπορείτε να βρείτε έναν τρόπο να κάνετε τις λεπίδες του ελικοπτέρου σας να γυρίζουν πιο γρήγορα ή πιο αργά;

6. Φτιάξε ένα νέο μοντέλο

Για να φτιάξουν το ελικόπτερο του Άρη, οι μηχανικοί της NASA έπρεπε να κατασκευάσουν και να δοκιμάσουν πολλά σχέδια για να βρουν κάτι που θα μπορούσε να ανυψωθεί αρκετά από τη λεπτή ατμόσφαιρα του Κόκκινου Πλανήτη.

Η ανύψωση είναι μια δύναμη που δημιουργείται όταν τα ελαφρώς γωνιακά κινούμενα πτερύγια του ελικοπτέρου συναντούν μόρια αέρα. Αυτό αυξάνει την πίεση του αέρα στο κάτω μέρος των πτερυγίων. Και η αυξημένη πίεση του αέρα αναγκάζει τα πτερύγια και ολόκληρο το ελικόπτερο να ανέβουν. Όταν υπάρχουν λιγότερα μόρια αέρα στην ατμόσφαιρα, δημιουργείται λιγότερη ανύψωση. Η ατμόσφαιρα του Άρη έχει μόνο το 1% των μορίων της ατμόσφαιρας της Γης. Αυτό σημαίνει ότι οι έλικες που δημιουργούν αρκετή ανύψωση στη Γη δεν λειτουργούν στον Άρη.

Για να δημιουργήσουν αρκετή ανύψωση για το ελικόπτερο του Άρη, οι μηχανικοί του έδωσαν δύο σετ τεράστιων φτερωτών που έχουν πλάτος 1,2 μέτρα και περιστρέφονται περίπου 10 φορές πιο γρήγορα από εκείνα των ελικοπτέρων στη Γη.

Σκεφτείτε πώς θέλετε να μπορούσατε να βελτιώσετε την απόδοση του ελικοπτέρου σας και φτιάξτε ένα άλλο διαφορετικό . Χρησιμοποιήστε ένα διαφορετικό είδος χαρτιού ή φτιάξτε ένα πολύ μικρότερο ή πολύ μεγαλύτερο. Πόσο μεγάλο ελικόπτερο μπορείτε να φτιάξετε που θα εξακολουθεί να λειτουργεί; Πόσο μικρό ελικόπτερο μπορείτε να φτιάξετε; Πώς συγκρίνονται σε απόδοση ελικόπτερα με διαφορετικά μεγέθη λεπίδων; Ποιο μέγεθος λειτουργεί καλύτερα; Πώς ορίζετε την «καλύτερη απόδοση»;

---

7. Αντίστρεψέ το

Παρατηρήστε προς ποια κατεύθυνση στρίβουν οι λεπίδες του ελικοπτέρου σας. Είναι δεξιόστροφα ή αριστερόστροφα; Ισχύει το ίδιο για όλα τα ελικόπτερα σας; Ποια είναι μια μόνο αλλαγή που μπορείτε να κάνετε στα ελικόπτερα σας για να τα κάνετε να περιστρέφονται προς την αντίθετη κατεύθυνση;

8. Μέτρησε τις περιστροφές

Μετρήστε το ύψος του ώμου σας και σημειώστε το. Επιλέξτε το ελικόπτερο με τις καλύτερες επιδόσεις και ρίξτε το από το ύψος των ώμων. Μετρήστε τον αριθμό των περιστροφών που κάνει πριν από την προσγείωση. Εάν η καταμέτρηση των περιστροφών είναι δύσκολη λόγω της ταχύτητας, είτε τραβήξτε ένα βίντεο με την πτώση και παίξτε το σε αργή κίνηση ή συνδέστε μια ισιωμένη κορδέλα στο κάτω μέρος του σώματος του ελικοπτέρου. Έτσι μπορείτε να μετρήσετε πόσες φορές έχει τυλιχτεί η κορδέλα αφού προσγειωθεί. Καταγράψτε αυτόν τον αριθμό δίπλα στο ύψος πτώσης.

---

9. Επανάλαβε

Τι θα συνέβαινε αν έριχνες το ελικόπτερο από χαμηλότερο ύψος; Επανάλαβε τη μέτρηση, πτώση και μέτρηση από χαμηλότερα ύψη.

10. Πρόβλεψε

Πόσες φορές θα περιστρεφόταν το ελικόπτερο αν το έριχνες από ψηλότερο ύψος; Μέτρησε ένα ψηλότερο ύψος και, στη συνέχεια, πρόβλεψε τον αριθμό των περιστροφών που θα κάνει το ελικόπτερό σου.

11. Δοκίμασε την πρόβλεψή σου

Ρίξτε το ελικόπτερο σας από το ψηλότερο ύψος και δες πόσο κοντά ήταν η πρόβλεψή σας. Δοκίμασε ξανά από άλλα ύψη και δες αν μπορείς να κάνεις καλύτερες προβλέψεις κάθε φορά!