Одним из важнейших факторов развития школьника является детское творчество. Получение желаемого результата вдвое приятней ребенку, чем взрослому, для которого это привычно.
Я уверен, что среди читателей найдется немало людей, которые знают, как сделать воздушного змея, действующую модель планера, парусной яхты, как разжечь огонь без спичек, как сделать непромокаемый шалаш, как в квартире сделать и установить шведскую стенку и др. Основное условие — дети должны делать, а взрослые обеспечить их инструментом и своевременной помощью.
Лично я, имея некоторый опыт изготовления и запуска воздушных змеев, готов поделиться своим опытом.
Змей — это летательный аппарат, который тяжелее воздуха. Первые самолеты очень напоминали змеев, к которым пристроен мотор с пропеллером, создающим поток воздуха, обтекающим самолет. Без опыта строительства змеев, накопленного человечеством за многовековую историю, создание самолета было бы невозможно. Для того чтобы змей взлетел, необходимо, чтобы подъемная сила змея была больше, чем его вес со шнуром, который называется линем.
Чтобы понять, как образуется подъемная сила змея, рассмотрим следующий пример. На рис. 1 изображена схема одного из многочисленных положений змея с графическим изображением сил, действующих на него в полете.
Рис. 1. Схема сил, действующих на змей
Рассмотрим эти силы и оценим их значимость для полета змея. Непременным условием стабильного полета является то, что все силы должны пересекаться в центре тяжести змея. Центр тяжести змея (G) — эта такая точка, в которой змей будет находиться в равновесии, подобно стрелке компаса, то есть ни одна из сторон не будет тяжелее другой. С этой целью (хотя бы для начала) целесообразно изготовить змей прямоугольной формы, стороны которого попарно равны
Сила ветра (В). Ветер, обдувая змей, на каждый его квадратный сантиметр создает некоторое давление, зависящее от скорости ветра. Но площадь змея измеряется сотнями квадратных см и равнодействующая этих сил измеряется килограммами (змей размером 60х40 см имеет площадь в 60х40 = 2400 кв. см или 0,24 кв. м).
Натяжение линя (Л) создается человеком, запускающим змей. Натяжение линя можно измерить с помощью пружинных весов.
Подъемная сила (П) образуется за счет разложения силы ветра. Величину подъемной силы можно определить, если знать силу натяжения линя, угол, который образует линь с землей, принимая, что ветер дует в горизонтальном направлении, а подъемная сила — в вертикальном. Графическое решение предложено на рис. 2.
Рис. 2. Графическое решение определения подъемной силы
Допустим, что усилие удержания линя равно 4 кг, масштаб сил — 1 кг равен 5 мм, наклон линя к поверхности земли — 45°. Для получения численного значения подъемной силы необходимо в масштабе сил с сохранением направления провести линию. На рис. 2 такая линия обозначена буквой Л. Она проведена под углом 45°, ее длина — 20 мм. Направление усилия обозначено стрелкой. Далее, как это сделано на рис. 2, необходимо провести линии направления ветра и подъемной силы и по масштабу определить усилия. Змей полетит только тогда, когда его подъемная сила будет более его веса.
Нами названы главные силы, действующие на змей в полете, кроме них, на змей будут действовать восходящие потоки, порывы и завихрения ветра, разряжение, возникающее при обтекании змея воздухом. В силу этого применительно к погодным условиям, а также ряда неучтенных факторов необходима подрегулировка.
1. Змей «ныряет» вперед и назад. Необходимо привязать линь немного выше центра тяжести.
2. Змей раскачивается из стороны в сторону. Необходимо придать змею форму правильного двугранного угла, благодаря изгибу поперечных реек и фиксации их стяжками, закрепленными на стороне противоположной уздечке. Количество стяжек 3–4, стрела прогиба — 3–5 см.
3. Змей кренится в сторону. Необходимо прикрепить линь, сместив точку крепления немного в сторону.
4. Змей сбивается с курса полета. Необходимо прикрепить хвост.
Ознакомившись с теоретическими вопросами, приступим к изготовлению змея… Предлагаемая модель проста и не требует специального инструмента. Для его создания используют дранку, клей, нитки и бумагу, а из инструментов — нож, ножницы и кисточку для клея.