檢視紙火箭的原始碼

[[分類:就是玩科學]]

設計：陳子聖
==活動說明==
===一、目的===
本活動利用簡單的紙張製作紙火箭。共有活動一「比賽射準」；活動二「比賽射遠」；活動三「比賽射多」三項活動。
===二、原理===
吸管紙火箭的發射原理和運載火箭的發射原理一樣，都利用了牛頓第二、三定律（Newton's thirdlaw）。定律表明：當兩個物體互相作用時，彼此施加於對方的力，其大小相等、方向相反。當摺好的紙火箭與打氣筒相連，紙火箭內部的腔室形成一個半密閉系統。若能通過吸管打氣，則可使腔室内（紙火箭內部的空氣）壓力集中增大，當打氣筒噴出氣體透過吸管集中氣體於一點時，氣體推動紙火箭向前，再加上火箭後方的出氣口排氣也能增加推進力量，此時紙火箭就會宛如傳統火箭一般高速射出。
===三、器材===
#活動一 射準
##大會提供：手持打氣筒 1 支、粗細各異的吸管數支、製作紙摺火箭 5 只。（規格尺寸詳見材料總表，紙張均規格統一，但造型可自行發揮）
##參賽者自備：剪刀、美工刀、直尺、膠帶、簽字筆等製作所需工具。
#活動二 射遠
##大會提供：手持打氣筒 1 支。
##參賽者自備：其餘材料（包含紙張、吸管），可自行改裝紙火箭的配重或造型，甚至吸管的管徑等，例如：鼻尖加裝黏土、穩定翼、尾翼等，火箭本體必須是紙張裁折而成，可以數個相連，考量現場活動時間，建議事先製好作品再帶到大會比賽。
#射多
##紙摺火箭的紙張規格需與活動一要求相同，但是造型可自行發揮。
##打氣筒可以自行準備或設計（只能以人力操作，不可使用任何能源供應氣體，例如：不可電動、加熱或化學藥品等），吸管、打氣筒等工具可事先製好帶到大會組合後再比賽。
===四、製作===
紙火箭的製作，網路上有許多資料可以參考。在此只說明其中一種紙摺火箭的製作方式。
<div style='float:right;'><img src='http://jendo.org/uploadFiles/s4e/黃鈴諭/紙火箭01.PNG' style='width:60%;height:60%' /><br/></div>
===五、競賽說明===
====(一) 活動一 射準====
#參賽者於限定的 20 分鐘內，每人使用大會所提供的紙張的製作 5 組紙火箭（完整一張紙摺出，不做任何加工），等候比賽。沒有完成 5組的隊伍，不得參與比賽。
#比賽時需隊員 3 人合作，1 人裝填火箭、1 人打氣、1 人準備撿回紙火箭（若紙火箭破損至不堪使用，只能將剩下紙火箭輪替發射）。
#參賽者在發射紙火箭所扮演的角色，3 人輪流，紙火箭 5 只可輪流使用，損壞無法補新品。
#發射時，紙火箭的最前端不得超過發射線。
#每一隊的發射次數共 10 次，但操作發射的時間，總共 150 秒。
#在限時內發射的紙火箭均視為有效發射，可以列入計算成績。
#靶位離發射線 2 公尺，靶中心離地 0.5 公尺，靶寬為 0.6 公尺的正方形，由 9 個長寬均 20 公分紙盒（市售紙餐盒）並貼為九宮格構成。
#如何得點，請見評分標準。

====(二) 活動二 射遠====
#參賽者得於事先製作好紙製火箭（本體不可使用任何紙張以外的材料，但內、外部均可改造，例如：配重、加尾翼等），造型所需紙張大小不限，僅限制發射打氣筒必須使用大會準備的規格，不得自行攜帶其他規格的供氣裝置。
#比賽操作前，紙火箭整套必須接受檢查是否為紙張所製作而成，若不符合規定者，將取消本項參賽資格。
#比賽時與活動一相同，必須隊員 3 人合作，1 人裝填紙火箭、1 人打氣、1 人準備撿回紙火箭。在比賽過程中，損壞的紙火箭可用事先準備的新品替換。
#發射紙火箭時，參賽者所扮演的角色需 3 人輪流不同工作，而紙火箭也要輪替使用，除非損壞後，經大會人員判斷同意更換。
#發射時，紙火箭的最前端不得超過場地所設定的發射線。
#每一隊的發射次數共 10 次，但操作發射的時間，總共 150 秒。
#在限時內發射的紙火箭均視為有效發射，方可列入成績計算。
#落點範圍限定在約 30 度角內（詳見場地圖），超出該範圍者為無效發射，不計績。
#射程以紙火箭第一次著地點為準，計績以 0.2 公尺為間隔（但得點不同，見圖 3），射程需大於 1 公尺以上，方得列入成績計算。
#如何評分，請見評分標準。
====(三) 活動三 射多====
#同活動一要求，參賽者於限定的 20 分鐘內，每人使用大會所提供的紙張的製作多組紙火箭（完整一張紙摺出，可裁剪），等候比賽。超過時限所製作紙火箭不得使用。
#打氣筒亦可改用其他成品（例如球類用手推或腳踏打氣筒、車胎使用的手推或腳踏打氣筒，但不可使用電力或其他能源提供動力）。
#比賽操作前，紙火箭必須接受大會人員檢查，若不符合規定者將取消本項參賽資格。
#比賽時與活動一相同，必須隊員 3 人合作，1 人裝填紙火箭、1 人打氣、1 人準備撿回紙火箭。在比賽過程中，損壞的紙火箭只可用原本
的同規格新品替換。
#參賽者發射紙火箭所扮演的角色，需 3 人輪流分工，紙火箭也要輪流使用，除非損壞。
#發射時，所有紙火箭的最前端均不得超過發射線。
#每一隊的發射次數不限制，但本項活動操作發射總時間共 180 秒（大會統一計時）。
#發射距離至少需超過 1 公尺，才可列入成績計算。
#如何評分，請見評分標準。



===六、評分標準===
====(一)活動一 射準====
#發射時需符合規定（紙火箭未超過發射線），當射程大於 2 公尺（含）且在得點範圍內的落點均可視為有效發射，得標計獲得點數。
#掉進九宮格的任一方格內，即獲得得該格的點數。
#若紙火箭未掉落至方格內，則以紙火箭本體占比較多的格子得分為主，由大會人員於時間截止時進行判定。九宮格以外或不符規定的的
發射方式均計為 0 點。
#合計 3 人的得點，加總計點後，即為本項活動得分，若以每次發射得點最高 9 點核計，最高得點應為 90 點，加總排序後按六等第計分法計分，得 x 分。
====(二)活動二 射遠====
#發射時需符合規定（紙火箭未超過發射線），當射程大於 2 公尺（含）且在得點範圍內的落點均可視為有效發射，得標計獲得點數。
#紙火箭的任一部分著地時碰觸計分線，當作越線計點。若碰觸到角度的拉線，也視為有效發射，可以計績。
#自出發線起算 2~6 公尺內的落點計分，每 0.5 公尺累計 10 分，共 30個計分點，最低點數為 3 點，最高點數為 90 點，若紙火箭落點超過6 公尺者，則以最高的點數計（80 點）。
#合計 3 人的得點，加總排序後按六等第計分法計分，得 y 分。
#計點方式如圖 3。

====(三)活動三 射多====
#發射時需符合規定（紙火箭未超過發射線），當射程大於 1 公尺（含）且在得點範圍內的落點均可視為有效發射，得標計獲得點數。
#紙火箭的任一部分著地時碰觸計分線（離發射線 1 公尺），當作越線計點，可以計績，符合上述規定的每只紙火箭得計 1 分。
#合計 3 人的得點，加總排序後按六等第計分法計分，得 z 分。
#計點方式如圖 4： 圖 4 射多得點圖示。


===七、場地===
====(一)活動一 射準====
#在室內，靶的位置離發射線 2 公尺，靶為 9 個邊長均為 20 公分的正方形紙盒組成九宮格的方形（靶中心離地 1.5 公尺）。
#靶子的正方形內每隔 20 公分縱橫各綁兩條線，將正方形隔成九宮格。
====(二)活動二 射遠====
在室內，從發射點拉夾角為約 30 度的兩條線，並從 2 公尺至 8 公尺，每隔 0.2 公尺拉一條直線（注意：不是弧線）
====(三)活動三 射多====
在室內，從發射點拉 1 公尺標準線，作為計分標準。
===八、總成績===
每隊的得分 x+y+z 後得 s，依 s 的高低排序並再按六等第計分法計分與評等第。
===九、活動四 創意競賽===
#具備類似活動一或活動二的紙火箭紙火箭的架構或功用均可。
#要以紙火箭為火箭本體的材料，幾個瓶子相連，加鼻錐、穩定翼、尾翼等，並可著色 美觀。
#要繳作品書面報告（包括文字、圖、照片等，限在 A4 紙兩頁內呈現）。
#評分方式，依整體創意 40%、功能 20%、美觀 20%、書面報告 20%等特色評分，得分 最高的隊伍，頒發創意獎。此項評分獨立計績，不列入總成績內。
===十、競賽時間===
:(一)製作時間（含競賽說明）：20 分鐘
:(二)評審時間（含評分說明）：？ 分鐘


===十一、 總評分===
#活動一、二、三，分別以得點高低排序後以六等第計分，最後將兩部份的分數相加， 再次依六等第計分法計分，即為本項目成績。最高分者若不只一隊則以活動一成績較 佳者為第一名，可獲單項冠軍。
#增列的創意競賽成績不併入大會獎計分，另予頒發數名創意獎。
===十二、 材料總表===
<table class=nicetable align=center style='width:70%'>
<tr><th>名稱</th><th>品名</th><th>規格</th><th>數量</th><th>備註</th></tr>
<tr><th rowspan=3>活動一<br/>及<br/>活動三</th><th>紙張</th><th>15 cm×15 cm</th><th>50 張</th><th rowspan=4>大會提供</th></tr>
<tr><th>玩具打氣筒</th><th></th><th>1個</th></tr>	
<tr><th>塑膠吸管</th><th>長 20 cm<br/>外徑 1 cm</th><th>10支</th></tr>
<tr><th rowspan=2>活動二</th><th>玩具打氣筒</th><th></th><th>1個</th></tr>
<tr><td>紙張</td><td colspan="3">參賽者自備</td></tr>		
</table>


===十三、 時間總計===
#競賽時間：共 90 分鐘
#製作時間（含說明及領取材料）共 20 分鐘
#評審時間：預計 20 隊共 40 分鐘（每隊預計 2 分鐘）
===十四、 評審注意事項===
#本項活動全程必須在 90 分鐘完成（包括換場）。
#比賽過程中，紙火箭損壞時：
##活動一：可以修補，但不可替換，若有一個不堪使用，則以剩下的兩個比賽，但人員要按照原來工作分配內容，輪番輪流發射，如此類推至紙火箭一個也沒剩，就停止比賽。
##活動二、三：可以修補也可以替換同規格新品。
##紙火箭在限時內一旦發射，且超過最短距離，均視為有效發射，可以列入成績計算。
##比賽時，人員所扮演的角色以及紙火箭必須輪流，人員不可連續操作同一操作，也不可以連續使用同一套紙火箭，除非活動一，因損壞只剩下最後的一個，每次違規得扣當項活動成績 5 分，得累計之。
##所有活動的紙火箭均允許本體加工配重，但活動一、三發射所使用的打氣筒必須使用大會所提供的，目的在於公平競爭；活動二的打氣筒不受限（只能手推或腳踏的，不能使用人力以外的供氣設備），目的在於鼓勵參賽者發揮有創意的設計以及尋找最適合的材料。


===十五、 給參賽者的建議===
#詳閱競賽手冊，尤其評分與評審注意事項。
#紙火箭射出的動力來自打氣筒加壓後的空氣，因此整個練習打氣筒的使用，以及設計出紙火箭造型是否能具備較好的氣密性以及耐壓性（紙張所能支撐的壓力）是關鍵。
#射準比賽中，尖尖的鼻錐與尾翼對定向與穿格會有幫助，但效果有限。
#在射遠比賽，除了會影響動力的氣密性與腔室大小外之外，改良火箭造型，如：鼻錐減小空氣阻力，增加穩定翼可有助於定向飛行，整個紙火箭的重心以及總質量，均可能影響紙火箭的射遠。
#紙火箭根據紙張材質不同，造型差異，均會有很大的變化，參賽者宜多加嘗試，練習測試。
===十六、 附錄===
:甲、射準場地圖
::<img src='http://jendo.org/uploadFiles/s4e/黃鈴諭/紙火箭03.PNG' style='width:40%;height:40%' />
:乙、射遠場地圖：
::<img src='http://jendo.org/uploadFiles/s4e/黃鈴諭/紙火箭04.PNG' style='width:40%;height:40%' />
:丙、射多場地圖：
::<img src='http://jendo.org/uploadFiles/s4e/黃鈴諭/紙火箭05.PNG' style='width:40%;height:40%' />

==探究問題：==
#如何調整紙火箭的造型、配重，以提升可操縱性？
#不同的發射方式，會如何影響紙火箭的飛行軌跡？
#選擇不同的工具發射紙火箭，是否可以提升成效？
#:關於火箭的科學競賽有許多網路資料可用，但多數成品製作上繁複，且材料準備不易，加上失敗率高，活動不易普及。本活動考量多數科學競賽均在室內進行，且場地禁止使用水，故選擇可以千變萬化的紙摺火箭（以下簡稱＂紙火箭＂），並刻意使用常見的飲料吸管及手持打氣筒作為動力來源。<br/>原因之一在於材料平日容易取得外，二則此項科學活動屬多樣性變因，可讓參與者得到不同的探究式體驗，亦有助於發展科學探究能力與愛好。