よく飛ぶ紙飛行機の重心は？
紙飛行機がまっすぐ遠くまで飛ぶには、重心（おもさの中心）が、紙飛行機を浮かせる力（揚力）のはたらく中心より、少しだけ前にあることが大切です。紙を折っただけの紙飛行機は重心がうしろよりになりやすいので、先にクリップをつけて重心を前にすると、ふわっと上がって落ちる「失速」がへり、すーっと飛ぶようになります。
ただし、前を重くしすぎると、頭を下げて速く落ちてしまいます。そのときは、うしろのはしを少し折り上げると（昇降舵、エレベーター）、頭が上がってバランスがとれます。このシミュレーターの計算では、次のようになりました（やり飛行機を秒速7mで、いちばんよく飛ぶ角度で投げたとき）。
| クリップ | 折り上げなし | ふつう（10°） | たくさん（20°） |
|---|---|---|---|
| なし | 約7.6m（失速） | 約4.2m（失速） | 約5.6m（失速） |
| 先に1こ | 約7.9m（すーっと） | 約8.8m（すーっと） | 約7.4m（失速） |
| 先に2こ | 約6.9m（すーっと） | 約7.7m（すーっと） | 約8.4m（すーっと） |
| うしろに1こ | 約3.9m（失速） | 約5.2m（失速） | 約4.5m（失速） |
本物の紙飛行機は、折り方のずれや紙のゆがみ、投げ方で毎回少しずつ変わります。同じ条件で5回くらい投げて、平均をくらべましょう。
どうして重心が大事なの？
紙飛行機が頭を上げすぎると、空気が下から強く当たり、揚力の中心が重心よりうしろにあれば、うしろがもち上がって頭が下がります。頭を下げすぎたときは反対に頭を上げる力がはたらきます。こうして、紙飛行機は自分で姿勢をもとにもどしながら飛びます。重心が揚力の中心よりうしろにあると、この「もとにもどす力」が反対向きになり、くるっと回ったり、すぐ落ちたりします。
おうちの方向けに言うと、重心と空力中心（中立点）のきょりを平均翼弦で割った値を静安定余裕といい、正であれば縦の静安定があります。うしろのはしの折り上げは頭上げのモーメント（Cm₀）を作り、つり合う迎え角（トリム）を決めます。このシミュレーターは、低いアスペクト比の翼の揚力傾斜（ヘルムボルドの式）と誘導抗力、大きな迎え角での平板の力を使って、紙飛行機の縦の運動（速さ・向き・姿勢・回転）を0.001秒ごとに計算しています。速く投げすぎると波をうつように上下したり（フゴイド運動）、宙返りしたりするのもこのためです。
おうちでの実験のやり方
- 同じ紙（A4のコピー用紙など）で、同じ折り方の紙飛行機を作ります。左右が同じ形になるよう、ていねいに折ります。
- 指の上にのせて重心をさがし、印をつけます。クリップをつけると、重心がどこまで前にうつるかも調べます。
- 体育館やろうかなど、風のない広い場所で、同じ高さ・同じ角度で投げ、ゆかに着いた所までのきょりをメジャーではかります。
- クリップ（なし・1こ・2こ）、うしろの折り上げ、投げる角度を、1つずつ変えて5回ずつ投げ、平均を出します。
先がとがっているので、人や動物の顔に向けて投げないようにします。外で飛ばすときは、車や自転車の通る道、電線の近くでは飛ばさず、高い所から投げないようにしましょう。
自由研究のまとめ方のヒント
「クリップの数」と「とんだきょり（5回の平均）」を表と棒グラフにすると、ちょうどよい重心があることがわかります。飛び方（すーっと・波をうつ・失速・まっさかさま）も記録しておき、シミュレーターの予想とくらべてみましょう。投げ方のばらつきをへらすため、輪ゴムの発射台を作るのも、りっぱな工夫になります。
よくある質問
強く投げるほど、遠くまで飛びますか？
そうとはかぎりません。強く投げると、紙飛行機が速すぎて頭が上がり、ぐっとのぼってから失速したり、宙返りしたりします。紙飛行機には、その形と重さで決まる「ちょうどよい速さ」があり、それに近い速さでそっと押し出すほうが、すーっと長く飛ぶことがあります。
右や左に曲がってしまいます。
左右のつばさの形や折り上げがちがうと、曲がります。このシミュレーターは横から見た上下の動きだけを計算しているので、左右の曲がりは扱っていません。つばさのうしろのはしを左右で少しずつ折って、まっすぐ飛ぶように調整しましょう。
重い紙と軽い紙では、どちらがよく飛ぶ？
形が同じなら、重い紙は速く飛んで少し早く落ち、軽い紙はゆっくり飛びます。すべるように下りていく角度（グライダーの滑空比）は、重さでは変わりません。ただ、重い紙のほうが空気のゆれに強く、遠くまで投げやすいことがあります。
ほかの「飛ぶもの」の実験は？
ゴムの力で走らせるゴムで動く車シミュレーターや、空気の力で玉を飛ばす空気でっぽうシミュレーターもあります。重心とつり合いはやじろべえシミュレーターでも試せます。
この実験に使えるもの
広告ボタンを押すと、楽天市場のページが開きます。ここから買い物をすると、おやこ実験ラボに紹介料が入ることがあります（商品の値段は変わりません）。値段や在庫は楽天市場で確かめてください。商品をえらぶときは、対象年齢や注意書きも確かめましょう。
