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2026-03-01「數」味奇「機」 摺出能飛越整座足球場的紙飛機! 675 期

Author 作者 李政憲|新北市林口國中教師。顏敏姿|高雄市楠梓國中教師。

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.紙飛機摺痕展現了數學原理及線對稱幾何美學,在摺法中更隱含了三角形內心、外心等性質。
.2012 年創下世界紀錄的紙飛機「蘇珊娜號」採用寬大翼面與短機鼻設計,透過壓力差、控制重心位置,顯著提升飛行穩定性並延長滑翔距離。
.獲得最新紀錄的「5 馬赫」紙飛機,改採細長的「標槍」型構造,搭配高密度紙張增加物理動量,飛行距離超過 88 公尺。

每個人小時候一定都摺過紙飛機。藉由隨手可得的一張紙,經過幾個簡單的步驟,就能讓它在空中飛翔。然而,紙飛機不只是童年的遊戲,它背後其實蘊藏著豐富的數學與科學知識。本文將從傳統紙飛機的數學性出發,介紹曾創下世界紀錄的紙飛機「蘇珊娜號」(Suzanne)摺紙方式,並延伸到最新的「5 馬赫」(Mach 5)世界紀錄,帶大家一同探索摺紙、數學與物理的奧祕。


傳統紙飛機摺製的數學性

一般最常見的紙飛機摺製方式大致如圖一。

完成後不妨先拿起這架紙飛機,試試它可以飛得多遠;接著再打開這張紙,觀察紙飛機的摺痕(圖二),想想它的數學性質有哪些呢?

首先不難發現,這些摺痕在原始紙張上會形成線對稱的圖形,接著我們在摺製步驟 2 時,上方造成的角度會恰好是直角,此原因是我們摺製了兩個 90°角的平分線後,把兩個 45°角合起來便會形成一個直角。而步驟④、⑤在摺製的過程中,也會摺製出兩個 45°角的平分線。也就是說,圖二①的上面八個角度都是 22.5°。然而除了這些,不曉得還有什麼數學性質是我們沒看出來的嗎?

讓我們重新摺製上面的摺痕,可以按照圖二的方式完成一個五邊形,不曉得讀者是否看得出來中心點 O 與左右 A、B 兩點,以及頂點 C 三點之間有什麼關係呢?

不妨讓我們計算一下左右兩側的三角形中的所有角度,根據剛剛摺製的過程,不難發現∠OCA與 ∠ OCB 都 是 22.5 °, 而 ∠ COA 與 ∠ COB 的角度則是 90° +45° =135°,由於三角形內角和為180°,可推得最後兩個角∠ OAC 與∠ OBC 也是22.5°,故△ OAC、△ OBC 為兩個全等的等腰鈍角三角形,且 OA=OB=OC,即 O 點到 A、B、C三個點的距離恰好相等〔註〕。

〔註〕如果我們將 A、B 兩點連線,根據國三幾何學習過的相關性質,則 O 點恰為△ ABC 的外心。

 


紙飛機的世界紀錄—蘇珊娜號

一般我們在摺製紙飛機時,最關心的大概是飛得有多遠吧!在金氏世界紀錄(Guinness World Records)中,2012 年有一架「飛得最遠的紙飛機」被取名為蘇珊娜號。這架紙飛機是由柯林斯(John Collins)和艾尤比(Joe Ayoob)共同摺製,它的飛行紀錄是 69.14 公尺,且這個紀錄保持了十年之久。而這種紙飛機的摺製方式如下,柯林斯也不藏私的公布給眾人知道,並歡迎大家用這種摺製方式挑戰更遠的投擲距離(延伸閱讀 1)。……【更多內容請閱讀科學月刊第675期】