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より遠くへ3‐ロケットを飛ばす‐

「ペットボトルロケットをより遠くに飛ばすためには、どうしたらいいのか?」がテーマの授業最終回。

今日の授業の焦点は「なぜ空気の力で飛ぶことができるのか?」

そんな疑問を風船ロケットでの実験や動画教材で学びました。
まずは風船ロケットを自作し、飛距離の実験です。

S君「小さい風船だと全然飛ばなかったけど、大きい風船は勢いよく飛んだ。」
T君「大きい風船だと空気の量と圧力が高いからよく飛ぶ」

実験から、風船を大きく膨らませた方がよく飛ぶことがわかりました。これをペットボトルロケットに置き換えて考えていきます。

第一のポイントは「空気は縮む」
風船の中の空気は力が釣り合っている状態ですが、手を離すと抜けた空気の分の力のつり合いバランスが崩れ、力のかかる前へと進みます。これが風船の推進力になっています。
中の力はたくさん空気を入れるほど強くなります。風船のように目には見えづらくともペットボトルの中には空気を圧縮してたくさん入れることができるため同様に推進力が働くことがわかりました。


第二のポイントは「水を入れる理由」
先週行った第1回水ロケット打ち上げにてA君がロケットに水を入れて飛ばす場合と水を入れなかった場合の比較実験を行ってくれました。結果は水を入れなかった方は少ししか飛びませんでした。
「水の役割は何ですか?」との問いに、
「圧力をかけるため」「エネルギー源」「水分の役割→圧力」「推力のため」などの声が挙がりました。
ここで関わるのはニュートンの運動第三法則・作用反作用の法則です。
作用反作用の法則とは「ひとつの物体が第二の物体に力を及ぼすと、必ずこの第二の物体は大きさが等しく、反対向きの力を第一の物体に及ぼす」という法則です。
反作用の力は作用する物体が重い方が実感でき、それを体感するために空気を押す場合と壁を押す場合で比較しました。空気よりも重い水が入っている場合、空気だけよりのときよりも反作用の力が進行方向に働くので、水を入れたロケットの方が飛ぶことがわかりました。
今日も実験や動画を通して、ロケットが飛ぶ原理について学ぶことができました。

授業後はこの3日間の学習を踏まえ、ロケットの最終調整をそれぞれ行いました。
明日は第2回水ロケット打ち上げ会です。学生たちが意気込みを述べてくれました。
B君「明日改造したロケットを飛ばす」
N君「燃えて発車!」
U君「これで大気の壁をぶち破るんだ、ただ加速させて上昇させるためのチャンス!!!!!」
I君「天気に負けるな。」
W君「自分の思いの進化を加速させる!」
C君「成功させます」

みんなのロケットが高く、より遠くへ飛ぶことを期待しています。

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