第50回入賞作品 中学校の部
佳作

めざせ、最強の空気砲! パートⅦ
自由自在!渦輪の飛行コース

佳作

茨城県つくば市立並木中学校3年
 服部 篤彦
  • 茨城県つくば市立並木中学校3年
     服部 篤彦
  • 第50回入賞作品
    中学校の部
    佳作

    佳作

研究の動機

 小学校2年の時から6回にわたって、夏休みに空気砲について調べてきた。今年は、*昨年の研究の続きとして、空気砲の穴の大きさ、発射する空気量、打ち出し時の力などが、渦輪の速度や渦輪のサイズにどのように影響するかを調べた。

研究の方法・結果・考察

空気砲の作製

 31cm×31cm×41cmの段ボール箱を外箱とし、30cm×30cm×30cmの段ボール箱をその中に入れてピストンとし、引っ張ったゴムが戻る力で渦輪を発射した。ゴムを引っ張る距離によって発射空気量を調節した。ゴムの本数を変えることによって、打ち出した強さを変えた。空気砲の前面に、5cm、7.5cm、10cm、15cmの穴を開けた前面パネル(30cm×30cm)を貼って使用した。

煙発生装置

 昨年と同じフォグマシンを使用した。

実験方法

 空気砲の発射面を壁から2mの地点とし、渦輪が発射されてから壁に到達するまでをビデオ撮影した。ピストンの引っぱり距離は1cmから10cmまで1cm刻みで変化させた。打ち出し強さは輪ゴムが1本の場合と2本の場合について実験した。

渦輪の速度測定方法

 ビデオ映像をパソコンで、渦輪が2m進むのにかかった秒数を計り、速度を計算した。

渦輪のサイズ測定方法

 渦輪が壁に衝突する寸前のコマから渦輪の内径と外径を測定した。

結果・考察

渦輪の速度

 発射エネルギーが大きいほど渦輪は速くなる。発射エネルギーが同じ場合、穴が小さい方が渦輪は速い。

渦輪のサイズ

 発射空気量が多いほど大きくなる。渦輪の大きさは発射エネルギーとは関係ない。発射空気量が同じ場合、穴の大きさが変わっても(見た目の)内径はあまり変わらない。発射空気量が同じ場合、穴が大きいほど(見た目の)外径は大きくなる。穴が大きいほど(見た目の)渦輪は太くなる。

新発見

 渦輪の背後から団扇を傾けて近づけるだけで、渦輪はコースを変える。扇ぐ必要も押す必要もない。コースは上向き、左向き、右向きと、どちらの方向へも変えられる。

図による説明1  図による説明2  図による説明3
図による説明


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