金門地區第 61 屆中小學科學展覽會 作品說明書
科 別：物理科 組 別：國中組
作品名稱： 再探單翅飛行—“種”不重要 關 鍵 詞：附壁效應、展旋比、單翅模型
編 號：
1
再探單翅飛行—“種”不重要
摘要
從濕地松有無種子的研究可以發現植物演化的機制能適應環境的變化，上反角的作用在 於遇到氣流強時能飛到更遠的地方進行繁殖；若從科學角度進行仿生單翅飛行，則要全面考 慮影響單翅飛行的因素，而研究中指出，一是展旋比與肋痕結構有關，以鐵線為框展旋比 4.2、
以銅線為框展旋比 6、只具肋痕展旋比 7.5；二是單翅重與種子重量的比例以濕地松是 0.233，
以單翅模型最佳是 0.4～0.5；三是單翅長與種子長度的比例 4～14；四是種子開洞的位置最佳 一個洞、位置在種子前端等等，這些還須建立更完整詳細的數據，再藉由各項測試開發單翅 模型飛行器以對人類有所助益。
壹、研究動機:
社團課時；當老師取出放了二年的濕地松的種子時，發現有些種子與飛翅已完全脫落了，
隨手一丟竟然也會旋轉掉落，詢問老師為什麼會這樣？老師想了一下就回答說：可能是 旋轉的關鍵主要是單翅不是種子，要不然來嘗試研究研究吧，於是開始進行探索了。
貳、.研究目的
一、探討並了解有無種子的單翅重量與飛行時間的差異性。
二、了解有無種子的溼地松與各式模型的差異及在風洞上的情形。
三、了解各種單翅模型在不同方式掉落的飛行狀態。
四、探討不同肋痕型態的單翅種子模型對單翅飛行的影響，並了解打洞後的飛行狀態與研究 一的相關性。
五、了解不同寬度的單翅與摺痕、內裝銅線、鐵線的飛行關係。
六、了解種子影響單翅模型的飛行狀態。
七、了解不同長度的單翅(種子長度及總重相同)的飛行狀態，並打洞測試飛行狀態與研究一 的相關性。
參、研究流程、對象
一、 研究對象、器具與原理
2
對象與文具用品
濕地松種子與單翅模型、剪刀、鋁箔、吸管、膠水、保麗龍盒、
打孔器、量角器、尺、電子秤(0.3mm)銅線與(1mm)鐵線、吹風機 參考原理
白努力原理 康達效應(附壁作用)
以飛機為例；因為機翼的上層距離較下層 長，所以上層空氣的流速快、“流速快則壓 力小”使上下層之壓力差使飛機上升。
流體遇到障礙物時(如機翼)，會有沿著障 礙物曲面流動的傾向，因流線的彎曲需要 向心力向下，作用於流體。
二、 研究流程
肆、實驗步驟
一、測量有無種子的單翅重量與飛行時間並比較其差異性。
(一)、 取定量的濕地松種子秤量總重並量取長度，再將種子與單翅分離，分別秤重並比較 之。
單 翅 飛 行 再 探
製作不同類型的 單翅種子模型
測量有無種子 的單翅飛行
不同肋痕型態(分有摺痕、內 裝銅線、鐵線)的飛行
種子形式不同的單翅模型 飛行
不同寬度的單翅與摺痕、內 裝銅線、鐵線的關係
結論與討論 製作風洞測試單
翅種子模型
不同長度的單翅(種子長度 及總重相同)模型飛行
打 洞 測 試 飛 行
3
(二)、 製作中心標示(如下圖)，測試單翅飛行有無種子的落點分析，分離種子時請使用尺壓 住單翅再將種子往外輕撥(參考下圖)
(三)、 取一定高度測量有無種子的單翅飛行時間與狀態，另外將種子部分剪掉，只剩單翅 的飛行實驗，紀錄並比較之。
(四)、 將測量數據整理成表格將資料整理成圖表以利判讀。
二、進行有無種子溼地松與各式模型的差異及在風洞上的情形。
(一)、 摺出有肋痕的單翅及肋痕內裝銅線與鐵線的單翅模型。
(二)、 測試有肋痕的單翅及肋痕內裝銅線與鐵線的單翅模型差異性。
(三)、 製作一個保麗龍盒與吹風機連接，將排列好的吸管固定在保麗龍盒上(如下圖)。
(四)、 將待測物固定住吸管上(如下圖)，打開吹風機觀察並記錄待測物的狀態。
(五)、 觀察受測結果並說明。
三、進行各種單翅模型做不同方式測試飛行狀態的實驗步驟如下
4
(一)、 製作成各種樣式的單翅模型(包含長短不同、翅寬不同、種子長度不同、肋痕形式不 同)等。
(二)、 將上述的單翅模型進行不同方式的飛行試驗，包含釋放樣態(平放或側放)、單翅或種 子打洞、打洞的數量、以及不同的肋痕形式等單翅飛行。
(三)、 將測量數據整理成表格將資料整理成圖表
四、不同肋痕型態的單翅種子模型對單翅飛行的影響，並打洞測試飛行狀態與研究一的相關 性。
(一)、 將製作好幾種相同模型秤重並量取長度並紀錄之。
(二)、 取一定高度測量有無種子的單翅模型飛行時間與狀態，紀錄並比較之。
(三)、 使用打孔器將種子的部分打出大小不同的孔，並在同一高度測試飛行時間與狀態，
紀錄並比較之。
控制變因：種子重量與其他 (若打掉洞的質量忽略不計)，操作變因：洞的有無或數量，
應變變因：飛行時間
(四)、 將測量數據整理成表格將資料整理成圖表與研究一相互比較並加以判讀。
五、了解不同寬度的單翅與摺痕、內裝銅線、鐵線的飛行關係。
(一)、 製作一個肋痕內裝銅線的單翅模型，並依序剪掉翅寬測試飛行，紀錄並比較之。
(二)、 分別製作具肋痕、肋痕內銅線、肋痕內鐵線這三種外觀相似的單翅模型，，並依序 剪掉翅寬測試飛行，紀錄並比較之。
(三)、 整理資料
六、進行不同長度或不同重量的種子以及不同肋痕形式單翅模型飛行實驗步驟如下。
(一)、 種子長度的影響實驗中，依序將種子對摺減少種子長度，並維持翅長與種子重量相 同的情況進行飛行實驗。
控制變因：翅長與種子重量與其他，操作變因：種子長度，應變變因：飛行時間 (二)、 種子重量的影響中，依序將種子往單翅上摺，並維持種子長度相同的情況下進行飛
行實驗。
控制變因：種子長度與其他，操作變因：單翅與種子重量比例，應變變因：飛行時間
5
(三)、 不同肋痕形式單翅模型實驗中，將種子與單翅分離，再依序增加種子重量進行實驗。
(四)、 整理資料
七、進行不同長度的單翅模型(種子長度及總重相同)的飛行狀態，並打洞測試飛行狀態與研 究一的相關性。
控制變因：種子長度、重量與其他(若打掉洞的質量忽略不計)，操作變因：單翅長度，
應變變因：飛行時間
(一)、 將製作好的模型秤重並量取長度並紀錄之。
(二)、 取一定高度測量有無種子的單翅模型飛行時間與狀態，紀錄並比較之。
(三)、 使用打孔器將種子的部分打出大小不同的孔，並在同一高度測試飛行時間與狀態，
紀錄並比較之。
(四)、 將測量數據整理成表格將資料整理成圖表與步驟一相互比較並加以判讀。
伍、 實驗結果:
一、 有無種子的單翅重量與飛行時間的實驗結果如下。
(一)、 十個溼地松種子＋翅的總種為 0.37g，十個溼地松種子的總種為 0.30g，因此平均一 個溼地松種子＋翅的總種為 0.037g(0.03g＋0.007g)，翅種重量比約為 0.233。
1. 以下為測量十個溼地松種子有無種子下的飛行時間記錄表(測量三次，時間單 位:sec)。
編號 種子 1nd(sec) 2nd(sec) 3nd(sec) 平均時間 時間差
(1) 64
有 1.83 1.95 1.81 1.86
1.75 無 3.58 3.88 3.36 3.61
6
(2) 79
有 2.13 2.24 2.07 2.15
1.98 無 4.21 4.08 4.09 4.13
(3) 44
有 2.14 2.50 2.58 2.41
2.25 無 4.59 4.69 4.69 4.66
(4) 54
有 4.02 4.92 3.58 4.17
1.29 無 5.62 5.85 4.92 5.46
(5) 90
有 2.40 2.61 2.29 2.43
0.81 無 3.31 3.29 3.12 3.24
(6) 80
有 2.06 2.25 2.22 2.18
2.30 無 4.70 4.28 4.35 4.48
(7) 27
有 3.30 3.41 3.12 3.28
0.87 無 4.00 4.30 4.16 4.15
(8) 19
有 2.32 2.58 2.43 2.44
0.85 無 3.10 3.44 3.32 3.29
(9) 77
有 2.33 2.77 3.22 2.77
1.17 無 3.58 4.01 4.22 3.94
(10) 47
有 2.49 2.28 2.35 2.37
0.79 無 3.22 3.12 3.15 3.16
每一個樣本因為減輕種子的重量而在空中停留時間增加並保持旋轉狀態 2. 圖
7
無論各個樣本有種子時的飛行時間有長有短，去掉種子時在空中增加的時間輛幾 乎相同。
(二)、 有無種子落地位置分布圖如下(○表示含有種子，♁表示已經去掉種子)
0 1 2 3 4 5 6
0 2 4 6 8 10 12
時間(秒)
由上而下依序編號
有無種子飛行時間差對照圖 有種子 無種子
8
從上述標示位置可以得知有種子的落點較集中，因為在重力下有種子較無種子的 大，所以降落時間較短。
(三)、 剪掉種子只剩單翅的飛行是無法有規律性的旋轉飛行。
二、 有無種子的溼地松與製作各式單翅模型並測試其差異及在風洞上的情形。
(一)、 摺出各式單翅模型如下 肋痕單翅模型
肋痕內裝銅線
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內裝銅線與鐵線
以上是一體成型的單翅模型，也可以將種子與單翅分離。
(二)、 各式單翅模型的差異性如下(垂角查三角函數表，1 度 60 分，1 分 60 秒，tanθ=高÷
翅長)，以下上圖為肋痕、肋痕內裝銅線及肋痕內裝鐵線；下圖為只具有肋痕長短不同 的單翅模型的比較垂下角度。
量取
翅頭 高度
只有 肋痕
肋痕內 裝銅線
肋痕內 裝鐵線
10
項目 翅長(cm) 翅頭高(cm) 翅尾高(cm) 高(cm) tanθ 垂下角度 肋痕 9.5 7.5 3.2 4.3 0.4526 24.3 銅線 9.5 7.5 5.4 2.1 0.2210 12..5 鐵線 9.5 7.5 6.3 0.8 0.0842 0.5
2(只有肋痕) 3(只有肋痕) 4(只有肋痕) 5(只有肋痕) 項目 翅長(cm) 翅頭高(cm) 翅尾高(cm) 高(cm) tanθ 垂下角度
2 4.4 5.8 5.8 0 0 0
3 7.0 5.8 8.4 2.6 0.3714 20.4 4 10.1 5.8 8.8 3.0 0.2970 16.5 5 12.9 5.8 14.8 9.0 0.6977 34.9 同一長度不同肋痕的垂下角度是只具肋痕＞肋痕內裝銅線＞肋痕內裝鐵線；不同長度 相同肋痕的垂下角度是 5＞3＞4＞2。
(三)、 風洞測試如下 1. 濕地松種子
由內而外為有種子上反角向下、無種子上反角向上、有種子上反角向上、無種子 上反角向下。
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靜止時角度由內而外(1、2、3、4)為 30°轉 20°、20°、15°、0°
靜止時 → 送風小 → 送風大 1.有種子上反角向下的變化 30°轉 20°→35°轉 32°→35°轉 15°
風力小時單翅狀態似白努力效應，風力大時單翅狀態似康達效應 2.無種子上反角向上的變化 20°→30°轉 20°→45°
風力小時單翅狀態似康達效應，風力大時單翅狀態似白努力效應 3.有種子上反角向上的變化 15°→20°→30°
風力小時單翅狀態似康達效應，風力大時單翅狀態似白努力效應 4.無種子上反角向下的變化 0°→10°轉 5°→12°轉 0°
風力小時單翅狀態似白努力效應，風力大時單翅狀態似康達效應 2. 各種樣式單翅種子模型風洞測試如下
下列為圖片及說明
左圖：10 公分肋痕含銅線(有洞)，翅面傾斜不明顯但洞中產生氣流造成旋轉 右圖：8 公分肋痕含銅線(無洞)，翅面傾斜較易造成旋轉
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左圖：8 公分只具肋痕(有洞)，洞中產生氣流推向翅尾，因單翅長度短，翅尾受力小反 而有利於旋轉飛行
右圖：12 公分只具肋痕(有洞)，同上，洞中產生氣流推向翅尾，因翅尾重量小受力大 不利旋轉飛行
左圖：10 公分肋痕含鐵線(有洞)，因翅面受力造成左右面不平均，洞中氣流對翅面無 法造成康達效應而偏肋痕方向掉落
右圖：5 公分只具肋痕(有洞)，類似濕地松有無種子形式容易造成旋轉
1.具肋痕、長 5.2cm、種子有打一洞：從氣流由小至大可以看出翅面呈彎曲，表示洞中 氣流造成康達效應
2.肋痕內鐵線、長 12cm、種子無洞、翅尾 3cm 無鐵線：因翅尾無鐵線而呈彎曲狀，有 利於旋轉飛行
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3. 具肋痕、長 5.2cm、種子無洞：對照上圖 1 翅面較平整
4. 肋痕內銅線、長 8.5cm、種子無洞：雖然翅面較平整但因細銅線較軟，而單翅重與 種子重比例較大易造成翅面彎曲而旋轉飛行
5.肋痕內銅線、長 10cm、種子打一洞：從氣流由小至大可以看出，氣流小時，翅種與 種子重比例大而受力變化不大，氣流大時，則單翅略微抬升，旋轉較不易
三、各種單翅模型做不同方式測試飛行狀態結果如下
1. 由上至下為肋痕含銅線單翅打洞、種子打洞、肋痕含鐵線依序將鐵線剪短 全長:12.7cm；寬 1.5cm；重量 1.31g；翅 10cm 項目 第 1 次 第 2 次 第 3 次 質量 無洞 2.1s 2.3s 2.0s 1.31 一洞 1.7s 1.8s 1.8s 1.29 二洞 1.4s 1.3s 1.5s 1.28 三洞 1.0 0.9 1.0 1.26 裁斷 2.1 2.1 2.2 1.05 裁斷三洞後全長:9.7cm；寬 1.5cm；重量 1.31g；翅 6cm；飛行時間原長與後長相似
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全長:15.25cm；寬 2.5cm；重量 0.82g；翅 13cm 項目 第 1 次 第 2 次 第 3 次 質量 一洞 2.3s 2.5s 2.4s 0.80 二洞 2.6s 2.9s 2.5s 0.76 大洞 1.6s 1.1 1.7 0.72 種子重變輕不利飛行因大洞流入氣體不穩定 全長:15.25cm；寬 2.5cm；重量 1.18g；翅 13cm 肋痕內含鐵線，依序剪短鐵線
鐵線長 10.5cm
9.5 cm
8.5 cm
7.5 cm
6.5 cm
5.5 cm 飛行時間 s 1.1 1.5 2.1 1.2 0.9 質量 g 1.15 1.12 1.09 1.05 1.01 肋痕內鐵線長度不能低於翅長的一半
2. 編號 F、G 為勒痕內銅線種子加長為 4 公分；編號 H、I、J 為具肋痕 5～6cm 長模 型進行無洞與打一洞、平放與側放測試飛行結果如下
編號 項目
F G 3(H) 4(I) 5(J)
全長(cm) 12.5 12.5 5.1 5.8 5.4 翅長(cm) 8.5 8.5 4.1 4.5 3.8 翅寬(cm) 1.5 1.5 1.6 1.3 1.3 種長(cm) 4.0 4.0 1.0 1.5 1.6 展弦比 8.33 8.33 3.2 4.46 4.15 翅種比 2.125 2.125 4.1 3.0 2.375
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編號
項目
F G 3(H) 4(I) 5(J)
位置 平放 側放 平放 側放 平放 側放 平放 側放 平放 側放 無洞掉落 s 1.6 1.43 1.63 1.47 2.20 2.70 1.63 2.20 1.63 2.13 1 洞掉落 s 1.57 2.13 1.37 1.77 2.57 2.23 1.63 1.73 1.37 2.00
編號 F 開一洞側放穩定旋轉，編號 3 號不開洞時側放穩定旋轉而開一洞是平放穩 定旋轉，編號 4、5 號不開洞時側放穩定旋轉
四、肋痕內加銅線的單翅飛行狀態如下。
1. 單翅模型無洞時的特徵(編號 A、B、C、D、E 質量為 0.30g，編號 1、2 質量為 0.50g)
1.6 1.63
2.2 1.63
1.63
1.43 1.47
2.7 2.2
2.13
1.57 1.37
2.57 1.63
1.37
2.13 1.77
2.23 1.73
2
F G H I J
各式樣態的飛行時間
1洞側放 1洞平放 無洞側放 無洞平放
質量 3.0.07g 4.0.08g 5.0.08g
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編號 項目
A B C D E 1 2
全長(cm) 8.80 8.85 8.60 8.85 8.90 12.00 10.50 翅長(cm) 5.40 5.60 5.40 5.60 5.62 8.50 8.50 翅寬(cm) 1.45 1.40 1.40 1.40 1.50 1.75 1.75 種長(cm) 3.20 3.25 3.20 3.25 3.28 3.50 2.00 展弦比 6.07 6.32 6.14 6.32 5.93 6.86 6.00 翅種比 1.69 1.72 1.69 1.72 1.71 2.43 4.25 2. 單翅模型有無洞的飛行測量如下(全長、翅長、翅寬、種長、展弦比、種翅比與上
述相同，唯質量不同)
(1). 洞的數量與位置(全長、翅長、翅寬、種長、展弦比、種翅比與上述相同，唯 質量不同)
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編號
項目
A(1) B(2) C(3) D(4) E(5) 1(6) 2(7)
無洞質量(g) 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.50 0.50 掉落時間(sec) 1.67 1.24 1.23 1.27 1.60 1.88 1.65 1 洞質量(g) 0.28 0.28 0.29 0.29 0.29 0.47 0.48 掉落時間(sec) 1.87 1.81 1.49 1.59 1.63 2.00 1.30 2 洞質量(g) 0.27 0.26 0.28 0.27 0.28 0.44 0.45 掉落時間(sec) 1.90 2.14 1.67 1.77 2.27 2.00 2.01 3 洞質量(g) 0.26 0.25 0.27 0.26 0.28 0.38 0.42 掉落時間(sec) 1.73 1.67 1.59 1.43 2.07 2.00 2.08
(2). 平放與側放
0 0.5 1 1.5 2 2.5
0 2 4 6 8
飛行時間(秒)
由左而右依序編號
洞數與飛行時間關係圖 不開洞 打1洞
打2洞 打3洞
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a.洞的數量 編號 項目
A B C D E
位置 平放 側放 平放 側放 平放 側放 平放 側放 平放 側放 無洞掉落 s 1.67 1.72 1.24 1.45 1.23 1.56 1.27 1.60 1.60 1.89 1 洞掉落 s 1.87 2.13 1.81 2.17 1.49 2.07 1.59 2.11 1.63 2.23 2 洞掉落 s 1.90 2.10 2.14 2.27 1.67 2.20 1.77 2.3 2.27 2.07 3 洞掉落 s 1.73 2.23 1.67 1.80 1.57 2.13 1.43 1.83 2.07 2.13
b.打洞的位置及數量影響飛行狀態的結果如下
編號 A B C D E A B C D E B C D E 時間
(sec)
2.1 1.6 1.5 1.9 2.2 2.2 1.8 1.6 2.2 2.4 2.1 1.4 1.7 1.1 說明:第一次測試是三洞對摺成一洞，因此飛行時間增加；第二次測試是種子對
0 0.5 1 1.5 2 2.5
A B C D E
各種樣態的飛行時間
3洞側放 3洞平放 2洞側放 2洞平放 1洞側放 1洞平放 無洞側放 無洞平放
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摺成似濕地松無種子狀態，因此飛行時間再增加；第三次測試往上打洞後，洞 數越多干擾氣流越多，因此不利於飛行。
五、不同寬度的單翅與摺痕、內裝銅線、鐵線的實驗結果如下
(一)、 肋痕內裝銅線單翅翅寬的影響(全長 10cm、翅寬 2.25cm、種子長 2cm，依序剪掉翅寬 0.25cm 進行測驗) ，結果如下
翅寬(cm) 2.25 2.00 1.75 1.50 1.25 1.00 平均飛行時間(s) 1.93 2.13 2.30 1.87 1.43 1.10 質量(g) 0.43 0.39 0.36 0.28 0.24 0.22
(二)、 只具肋痕、肋痕內銅線、肋痕內鐵線與翅寬的關係，全長 15cm、種子長 2.5cm、翅 寬 5cm 依序剪掉 0.5cm 進行測驗，結果如下(×：表示沒有旋轉飛行)
翅寬(cm) 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 展旋比 鐵線 × × × 1.3s 1.4s × × × 4.286 銅線 × × × × × 1.4 1.3 × 6 肋痕 × × × × × × 1.5 1.3 7.5 不同肋痕的形式都有翅寬的限制，亦即肋痕的軟硬程度會決定單翅的寬度。
六、不同長度的種子或不同重量的種子影響飛行狀態的實驗結果如下
(一)、 種子長度的影響飛行狀態(依序對摺，維持翅長與種子重量相同)的飛行狀態，並打洞 測試飛行狀態與研究一的相關性
0 0.5 1 1.5 2 2.5
0 0.5 1 1.5 2 2.5
翅寬與平均飛行時間(s)關係圖
20
1. 翅長與種子重量不改變，改變的是種子長度
項目 模型一 模型二(如上圖)
全長(cm) 8.60 7.50 7.00 15.5 12.75 11.5 10.75 翅長(cm) 6.60 6.50 6.50 10.25 10.25 10.25 10.25 種長(cm) 2.00 1.00 0.50 5.25 2.50 1.25 0.75 平放飛行時間(s) 2.13 2.50 2.50 1.67 1.77 2.03 2.17 側放飛行時間(s) 1.77 2.03 2.37 2.07 翅種長度比 3.30 6.50 13.00 1.95 4.10 8.20 13.67 種長比例 4.30 7.50 14.00 2.95 5.10 9.20 14.33
數據顯示種子重量不變下，單翅與種子長度比例越大飛行時間越久，以實驗比例為 3
0 0.5 1 1.5 2 2.5
0 5 10 15 20 25
平均飛行時間(秒)
翅種長度比
翅種長度比與飛行時間關係圖 平放飛行時間(s)
側放飛行時間(s)
21
～14 之間。
(二)、 種子重量影響翅長 (種子長度不變，依序往上摺，減短飛翅長度，種子質量增加) 1. 以下為三種不同種子長度測量結果
項目 模型一 模型二
全長(cm) 8.2 7.00 5.80 4.60 3.40 9.10 7.20 5.90 翅長(cm) 7.20 6.00 4.80 3.60 2.40 7.60 5.7 4.40 種長(cm) 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.50 1.50 1.50 平均飛行時間(s) 1.40 1.87 1.53 1.63 1.23 2.26 2.07 1.95 翅種長度比 7.20 6.00 4.80 3.60 2.40 5.07 3.80 2.93 翅比例 0.88 0.86 0.83 0.78 0.75 0.84 0.79 0.75
項目 模型三 說明
全長(cm) 9.10 8.25 7.50 6.80 5.80 由這些數據判斷單翅 越短及種子重量越重 降落時間越快
翅長(cm) 8.60 7.65 6.90 6.30 5.30 種長(cm) 0.50 0.60 0.60 0.50 0.50 平均飛行時間(s) 2.66 2.33 2.30 2.20 1.95 翅種長度比 17.20 12.75 11.50 12.60 10.60 翅比例 0.95 0.93 0.92 0.92 0.91
2. 編號 G 模型(種子長度摺 0.75cm)成進行測量並依序剪掉翅長來測量重量
全長(cm) 9.80 9.20 8.90 8.00 7.00 5.80 4.80
22
翅長(cm) 9.05 8.45 8.15 7.25 6.25 5.05 4.05 種長(cm) 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 翅重(g) 0.17 0.16 0.15 0.10 0.07 0.05 0.03 種重(g) 0.37 0.38 0.41 0.44 0.47 0.49 0.51 平放飛行時間(s) 2.13 2.03 1.87 1.70 1.67 1.67 1.30 側放飛行時間(s) 2.17 2.13 1.93 1.67 1.63 1.37 1.30 翅種長度比 12.07 11.27 10.87 9.67 8.33 6.73 5.40 翅種重量比 0.46 0.42 0.37 0.23 0.15 0.10 0.06
當種子越來越重時平放與側放的飛行時間就沒有差別，當翅重與種子重比例為 0.4～0.5 飛行時間最佳、而翅種重量比為 0.04 時，則直接掉落不旋轉
(三)、 肋痕、銅線、鐵線在不同重量的種子的飛行狀態如下(翅長 10、12.5cm 重量相同)
本體 0.28g、銅線 0.06g、鐵線 0.35g 翅寬 3.5cm、翅長 10、12.5cm、種長 2.9cm
0 0.5 1 1.5 2 2.5
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
平均飛行時間(秒)
翅種重量比值
翅種重量比值與飛行時間關係圖 平放飛行時間(s)
側放飛行時間(s)
23
鋁箔 9 張依序從編號 1～9 加在種子上增加種子重量 測量結果如下(╳表示無旋轉時間)
樣態 項目
肋痕 翅長 10cm
加銅線 翅長 10cm
加銅線 翅長 12.5cm
加鐵線 翅長 10cm
加鐵線 翅長 12.5cm 0.重量(g) 0.28 0.34 0.34 0.63 0.63
時間(s) ╳ ╳ ╳ ╳ ╳
1.重量(g) 0.42 0.48 0.48 0.77 0.77
時間(s) ╳ ╳ ╳ ╳ ╳
2.重量(g) 0.57 0.63 0.63 0.92 0.92
時間(s) ╳ 1.1 ╳ ╳ ╳
3.重量(g) 0.72 0.78 0.78 1.07 1.07
時間(s) 1.1 1.8 1.7 ╳ ╳
4.重量(g) 0.86 0.92 0.92 1.21 1.21
時間(s) 1.4 1.7 1.9 ╳ 1.1
5.重量(g) 1.03 1.09 1.09 1.38 1.38
時間(s) 1.2 1.4 1.3 ╳ 1.5
6.重量(g) 1.22 1.28 1.28 1.57 1.57
時間(s) ╳ 1..1 ╳ 1.3 1.3
7.重量(g) 1.39 1.45 1.45 1.74 1.74 1. 0.14g
2. 0.15g 3. 0.15g 4. 0.14g 5. 0.17g 6. 0.19g 7. 0.17g 8. 0.16g 9. 0.16g
0.28g 、 0.34g 、 0.63g
24
時間(s) ╳ ╳ ╳ 1.1 1.2
8.重量(g) 1.55 1.61 1.61 1.9 1.9
時間(s) ╳ ╳ ╳ ╳ ╳
9.重量(g) 1.73 1.79 1.79 2.18 2.18
時間(s) ╳ ╳ ╳ ╳ ╳
由上表得知，雖然肋痕形式相同但只要翅的長短有些不同就會造成飛行狀態 七、不同長度的單翅飛行與打洞後飛行實驗結果如下。
項目 2 3 4 5
質量(g) 0.49 0.51 0.50 0.49
翅長(cm) 4.4 7.0 10.1 12.9
種長(cm) 2.6 2.6 2.5 2.6
三次飛行時間(s) 1.1、1.0、1.1 2.3、2.3、2.4 2.6、2.0、2.5 2.5、1.6、1.1 平均飛行時間(s) 1.07 2.33 2.37 1.73 打 1 洞後質量(g) 0.47 0.49 0.48 0.47 三次飛行時間(s) 1.4、1.3、1.3 1.8、1.6、1.7 1.0、1.3、1.5 0.6、0.7、0.6
平均飛行時間(s) 1.33 1.7 1.27 0.63
打 2 洞後質量(g) 0.45 0.47 0.46 0.46 三次飛行時間(s) 1.6、1.7、1.6 1.0、1.9、1.1 1.8、2.6、0.9 1.1、1.2、1.1 平均飛行時間(s) 1.63 1.33 1.77 1.13
25
只有肋痕的單翅長度越短不旋轉、越長越不穩定，翅長介於 5～12cm 較穩定；打洞後飛 行變穩定只有翅短模型，這與溼地松種子相似，在空中滯留時間變長。
陸、結果與討論
一、研究一：當濕地松有種子時重量較多指向地心，因此飛行時間較短且落點較集中；反觀 無種子時，減少大部分的重量但還保有箝住種子的外框重量，因此飛行時間較久但減輕 的重量後易受氣流細微變化而使落點較分散。
二、研究二：濕地松種子在風洞測試中觀察到反上角在上或下對有無種子的飛行有白努力與 康達效應，因此濕地松在風力不同時都有助於在空中的時間；反觀各種單翅模型在風洞 的樣態，只要上下氣流能讓翅面呈彎曲狀就能順利旋轉落下，如下圖所示。
1.07
2.33 2.37
1.73 1.33
1.7
1.27
0.63 1.63
1.33
1.77
1.13
0 0.5 1 1.5 2 2.5
2 3 4 5
各模型飛行時間
無洞飛行時間(s) 1洞飛行時間(s) 2洞飛行時間(s)
26
三、研究三：此過程為前導實驗或試點研究，除了製作各式單翅飛行模型外，也試驗出影響 單翅飛行的各項因素，例如投放姿勢、種子長短及重量、翅面寬窄與翅面長短(展旋比)、
肋痕型態等等。
四、研究四：有 3～4 種相同規格的單翅模型進行實驗，可以發現並無法得到相同結果，因 為翅面的微小差異就會受到細微氣流的影響，但有一項結果是統一的，就是種子打一洞 更有助於飛行，雖然落點與研究一相同較為分散，原因是上下氣流取得平衡的機制。此 外投放姿勢實驗中，側放比平放更有助於飛行，因為平放時下翅面直接承受氣流，而側 放時是上下翅面同時承受氣流。
五、研究五：肋痕型態不同決定單翅的展旋比不同，因為單旋轉所產生的扭力需要靠肋痕來 支撐，雖然此研究無法很仔細地提供完整的數據，但也得到不同型態肋痕的範圍值。
六、研究六：種子的長度太長會不利於上翅面氣流與下翅面氣流的平衡，因為種子厚度較厚 且翅面變短會使氣流往上翅面推時與下翅氣流讓翅面成 90°而造成垂直落下或翅面旋轉 面積變小而快速降落；種子重量越重使上下氣流所產生的扭力無法帶動種子而成自由落 體運動降落。
七、研究七：相同重量的單翅模型，單翅長度愈長表示翅重與種重比例越大，經種子打洞後，
比例會更大更不利於飛行。
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柒、參考文獻
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