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紙で作った飛行物体が遠くへ飛ぶためには、空気抵抗が少ないこと、姿勢が終始安定していること、揚力があることなどの条件をクリアする必要があります。競技用の紙飛行機はその代表ですが、視点を変えてこの３つの条件をクリアする紙工作を作ってみました。すなわち最も遠くまで飛ぶ紙飛行機です。
これは、飛行する物体の物理学＝航空力学・流体力学と、回転する物体＝剛体の運動の教材として使えるかも・・・。
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また、ブラウザで見るときはスーパー輪投げのほうが良いかもしれません。
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配布されている型紙を利用する場合はこの作業はありません。
この大きさで、Ａ４用紙に３つの部品が取れます。（画像は大きな画像にリンクしています。）
線に沿ってていねいに切り取ります。このとき線の外側を切るようにするときれいに切り取れるでしょう。こちらに鋏の使い方があります。
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でこぼこになったときは、中心に沿った折り目全体を、より折り曲げてから平らなテーブルの上において上から押さえると良い。
基本的にはフリスビーの投げ方と同じです。以下の説明は右利きの人への説明です。左利きの人は左右を読み替える。
山形に膨らんだほうを上にして、右手の親指が上側になるようにつまむ。
左右に傾いて飛んでいく場合は調整できます。その方法はあえて説明しません。考察のページを参考に自分で見つけてください。
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「楽しくなくては、科学でない」ということで、遊び方の紹介
この輪投げは、うまく投げられるようになれば、２０ｍ以上水平にまっすぐ飛ばせるはずです。
![[中心に１mの円、中心から３０度で開いた直線の図]](./images/circle.png)
半径１ｍ程度の輪から前方に何メートル飛行させられるか？３０度位の範囲内に着地した物だけ測定します。（砲丸投げと同じ感じ）
ひとり３回くらい投げて一番長い距離飛んだものを採用する。境界をまたいだ場合は輪の中心で判断する。
前方１０ｍに直径１メートルの輪を描き５回ずつ投げて採点し、正確さを競ってもよい。（全体が輪に入れば１０点、線に乗れば５点）
二人一組みでチームを組み１０ｍの間隔（２本平行線を引くと良い）をおいて、相互に５回ずつ、計１０回投げ合い空中でキャッチします。
線をまたがず空中でキャッチできたら１０点（合計１００点満点）、片足が線を越えて（線をまたいで）も空中でキャッチしたら５点（ただし、後ろ足が足がついていないと駄目）。輪が線を越えてもキャッチできなかっり落としたら２点。
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最初にも書いたように、紙で作った飛行物体が遠くへ飛ぶためには、姿勢が終始安定していること、揚力があること、空気抵抗が少ないことなどの条件をクリアする必要があります。競技用の紙飛行機はその代表です。
しかし、この３つの条件をクリアするためには、紙工作はそもそも人が乗るものでないので、飛行機の形をまねる必要はまったくないわけです。
右利きの人が投げた場合はこのように飛行する。
質量も回転数も同じ円形の物体であっても質量の大部分が円周部分に集中しているドーナツ型のほうがモーメントが大きく、大きな角運動量を持っているため安定して長時間回転を続けられます。
安定して回転し続けるためには、この輪のように質量が円周部分に集中しているほうが、同じような回転する飛行体のフリスビーよりも有利です。
この輪の断面を見るとへの字の形をしています。このような形は空気（流体）中を移動すると、飛行機の翼と同じように揚力を発生します。揚力の現れる詳しい理由は他に譲ります。
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空気抵抗は進行方向から見たときの面積だけでなく、その面積も小さいほうが空気抵抗は小さくなります。飛行機の翼で言うとアスペクト比がとても大きな翼を持っているため、空気抵抗の小さく揚力の大きな翼を持っているようなものです。これが回転しているため張力によって本来は強度がたりない大きなアスペクト比を保てます。
この形状は、長時間・長距離安定して飛ぶための３つの条件、すなわち「姿勢が終始安定していること」、「揚力があること」、「空気抵抗が少ないこと」を満足する理想的な形をしているといえます。
この輪は、正確に作成すると左に傾いて、左に滑るような飛行をします。（右手で左脇から説明どおりに投げた場合）
これをまっすぐに飛ばしたい場合にコントロールできるでしょうか？。少なくとも紙飛行機と同じ発想では不可能のように思われます。なぜなら回転（スピン）しながら飛行するため、左側をひねるとかはできないですから--一瞬のちには右側に---。
ところが、この輪はまっすぐに飛ばしたり、右にカーブさせたり、左にカーブさせたりが紙飛行機のように自由に調整できるのです。
その方法は、回転体の運動--地球ゴマの運動や自転車の「手放し運転」の仕組みを理解していると思いつくはずです。
ちょっとした変形でどちらかに曲がる癖のある「スーパー輪投げ」の輪を矯正することができますが、その方法は皆さんで考えてみてください。
前後の揚力差が回転軸にどのような影響を与えるでしょうか？
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英語では輪投げのことをQuoitsと言います。日本語の輪を英訳すると、circle、ring、link、loop、wheelなどが思い浮かびますが、Quoitsを思いつかなかったらhoopを使うべきでしょう。
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