... 飛行並增加穩定性圖( 六) 白努利原理範例( 飛機機翼) ( 註9) 4. 5 ( 二) 槭樹翅果及桃花心木種子脫離母株後旋轉緩降時之本身構造造成之影響1. 翅果及具翅種子質量 ...翅果及具翅種子飛行型態探討SHAREHTMLDOWNLOADSize:pxStartdisplayatpage:Download"翅果及具翅種子飛行型態探討"Error:DownloadDocument两骆2yearsagoViews:1投稿類別:物理類篇名:作者:張右暄台北市立第一女子高級中學高一義班指導老師:吳雅嵐老師12壹前言近年來,關於生物科技發展的呼聲水漲船高,仿生技術也是熱門話題之一國內針對翅果具翅種子的研究極少,但搜尋國外網站後,我發現已有許多國家按照翅果或具翅種子型態,模仿製成各種不同的玩具,功用各異因此,我認為其研究實用性極高,希望可以增加對這種植物的了解,探討它們為何會旋轉降落背後的原因,與其可以應用於日常生活中之處而在本報告中,將以討論具有果翅(wingedfruits)或種翅(wingedseeds)而易被風吹離的槭樹屬(Acer)(槭樹科Aceraceae)及桃花心木屬(Swietenia)(楝科Meliaceae)為主貳正文一翅果及具翅種子(一)翅果臺灣具翅散植體植物共有39科73屬159種,固有種共有42種,具翅果實分為翅果分離翅果聚合翅果假翅果翅狀胞果葉狀蓇葖果具翅莢果具翅蒴果具翅瘦果與似具翅蒴果等10大類(註1)而翅果為果實周邊所發育出來的翅狀物,有增加其表面積的功能,並有助於散播若從發育的角度來看,果實是由子房所發育,翅果(samara)是指果實周邊產生了由果皮(pericarp)發育而成,形似翅膀的扁平狀附屬物,且乾果不開裂本文所要探討的槭樹即為翅果的型態(二)具翅種子具翅種子為種子周邊所發育出來的翅狀物,有增加其表面積的功能,並有助於散播由於具翅種子與翅果皆為翅狀物,常被誤認為翅果,但其實並非完全相同若從發育的角度來看,種子是由胚珠所發育,所以具翅種子便是成熟的胚珠,內含胚及胚乳,由種皮(seedcoat)所包被,而翅狀物則是生長於種子周邊本文所要探討的桃花心木即為具翅種子的型態(註2)二槭樹翅果及桃花心木種子的基本型態分析(一)槭樹翅果的基本型態分析槭樹科植物為雌雄同株(monoecious),或雌雄異株(dioecious),雄雜性花(andropolygamous),抑或是雌雄異株,單性花(unisexual)而其翅果(samara)為23黃褐色(見圖一),含有2個分果(mericarp)並於成熟後分離,每翅和半果(semicarp)合約1.5至2.5公分長,兩翅底部夾角約70度(註3),藉由風力傳播原產地為中國日本及韓國(註3),果期約在9月左右開始,為東北季風開始吹拂的季節圖(一)槭樹翅果型態(註5)(二)桃花心木種子的基本型態分析花為不完全花,雄花較雌花多,果實為五瓣縱裂的卵形木質蒴果,成熟時自基部開裂,每一果實可包含個種子(見圖二),而種子為褐色扁長形並具有長翅(見圖三),並藉由風力傳播(註6)原產地為拉丁美洲(註7),果期為3-4月,正值西風吹拂之時圖(二)桃花心木果實開裂後型態(註6)圖(三)桃花心木種子型態(註5)三槭樹翅果及桃花心木種子的飛行型態探討(一)槭樹翅果及桃花心木種子脫離母株後旋轉緩降之原因翅果及具翅種子飛行時旋轉緩降之原因,可由三種作用力來加以討論,分別為重力升力及阻力而種子的六個構造,便是對其有影響的,包含(註8):1.種子的重量:下壓的力形成重力造成種子轉動並且產生升力2.長度方向重心位置寬度方向重心位置:若將這兩項合併討論,則可解釋為,因翅果及種子的重心皆不在中央(槭樹翅果重心位於種與翅相接34位置,桃花心木種子重心位於種子邊上,且與翅較靠近(註5))(見圖四),會使翅產生偏轉,長度方向重心位置會使施力矩大於抗力矩而形成穩定旋轉,而寬度方向重心位置則會提供較大切風角度,增加了旋轉推力簡而言之,此兩項特性皆是幫助種子旋轉得更穩,更能散播至遠方圖(四)桃花心木種子(左)槭樹翅果(右)之重心(紅點位置)示意圖(註5)圖(五)桃花心木種子(左)槭樹翅果(右)之旋轉緩降飛行示意圖(註5)3.種子與肋痕重量比:以重量比例的飛行高度與旋轉速度皆為最佳4.種子翼面需有適當的展弦比值:展弦比在2至7種子獲得升力較大5.上反角:依照白努利原理(當流體速度加快時,物體與流體接觸的界面上的壓力減小,反之壓力增加(註9))(見圖五),上反角的翼面下凹,可形成水平下壓的力量,使鉛直下墜的種子恢復為水平狀態,作用為修正種子的飛行並增加穩定性圖(六)白努利原理範例(飛機機翼)(註9)45(二)槭樹翅果及桃花心木種子脫離母株後旋轉緩降時之本身構造造成之影響1.翅果及具翅種子質量與散播(1)槭樹