サイエンスショー「ロケットのドキドキ実験」実施報告

大阪市立科学館研究報告 22, 75-76 (2012)
サイエンスショー「ロケットのドキドキ実験」実施報告
斎 藤
吉 彦
＊
概 要
「ロケットのドキドキ実験 」は、ロケットの推 進力が爆風による反 作 用であることを実感 させるサイエンスシ
ョーで、2011 年 3 月 から 5 月まで大阪 市立 科学 館で公開 された。2003 年に「ロケットのひみつ」が実施し
れているが、本サイエンスショーは、これをよりダイナミックに、そして確 実なものに改良 されたものである。
１．はじめに 
されていることを写 真 で紹 介 。水 の放 出 の反 作 用
ロケットは老 若 男 女を問わず多 くの市 民が興味を持
で飛ぶことを導入する。
っているが、ロケットの推 進力が爆 風の反 作 用 であるこ
とを知 る人 は少 ない。そこで、ロケットの推 進 力 をテー
マにサイエンスショーを企 画した。様々な現 象を楽しむ
うちに、ニュートンの 3 法則でロケットの原理が理解でき
ることを目標とした。本サイエンスショーは 2011 年 3 月
から 5 月まで大阪市立科 学館で実演 された 1 。
なお、このサイエンスショーは、2003 年に実施したサ
イエンスショー「ロケットのひみつ」 2 を、よりダイナミック
で確実な実演としたもので、ニュートンの 3 法則 を理解
する実 演 をより多 く行うために、前 回のものから歴 史 的
な逸話を割愛 した。
本稿では、2 章で演示の概要を、3 章で考察を与え
２-２．気体の放出による推進
る。詳 しくは動 画 を公 開 しているので、それをご覧 いた
フィルムケースの推 進 力は水 の放 出 であるが、気 体
1
だきたい 。
の放出でも推進力が得られることを紹介。
① ロケット風 船 。風 船 が空 気 を放 出 する反 作 用 で飛
２．演示
ぶ。
② ブロワー列車 3 。ブロワーの空気の放出で、人を乗
演 示 は、作 用 反 作 用 、気 体 の放 出 による推 進 、水
素爆発、ロケット実験、原理のまとめ、の 6 部で構成さ
せた椅子がレール上を推進する。
れる。それぞれを以下に示す。
２-３．水素爆発
２-１．作用反作用
ロケットの推 進 力 は水 素 爆 発 による爆 風 であることを
① フィルムケースの中 で入 浴 剤 を発 泡 させその圧力
紹介し、実際に水素爆 発による爆風を観察する。
で蓋 が開 きフィルムケースが飛 び上 がる（フィルム
① 水 素 のシャボン玉 。空 気 中 で水 素のシャボン玉に
ケースロケット）のを観 察 する。かえるのおもちゃを
着火し、水素が燃焼 ガスであることを確認。
使い、床をけって飛ぶことを強調する。
② 水 素 爆 鳴 気 。水 素 と酸 素 との混 合 ガスをパイプに
② 床 におかずに、フィルムケースを宙 吊 りにしても飛
注入し、着火 する。爆 音とともに爆 風がパイプの端
び上がることを観 察。蓋が開いた瞬 間に水が放出
から噴出するのを確認する。
２-３．ロケット実験
 *
実際に爆風で飛び上がるものを 3 例紹介する。
大阪 市 立 科学 館 学 芸 課
saito[atmark]sci-museum.jp
① 空 き缶 ロケット。空 き缶に水 素 入 れ、空 気と混 合さ
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斎藤 吉彦
せる。着 火 すると爆 発 し、蓋にあけた小 さな穴 から
反作用であること
出る爆風で空き缶が飛び上がる。
② 宇 宙 空 間 を飛 び 続 けるのは、爆 風 でなく、 慣 性
であること
③ 再 び地 球へ戻る制 御は、運 動の法則による計算
によって適度な爆風で加速を得 ていること
３．まとめ
2003 年に実施した「ロケットのひみつ」からの変更点
について評価する。
① フィルムケースロケット。水 を噴 出 する瞬 間 の写 真
を見 せることを追 加 し、さらに再 度 観 察による確認
を行 った。このことで、作 用 反 作 用 が相 当 納 得 で
きるものになったと思われる。
② 水 素 爆 鳴 気 。前 回は演 示 中に水 の電 気 分 解によ
り直 接 パイプに爆 鳴 気 を注 入 していたが 7 、安 定し
て爆 発 させることが困 難 であった。今 回 は注 射 器
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② マッチロケット。NASA が公開 しているものを改良 。
マッチ数 本 を束 ね、頭 薬 部 分 をアルミホイルで包
にあらかじめ水素 ガスと酸 素ガスとを適量 準備して
おいたので、成功率が極めて高くなった。
む。アルミホイルの上 から頭 薬 部 分 を加 熱すると、
③ アルコール・ペットボトルロケット。前 回 は燃 料 をウ
発火し燃焼 ガスを噴出 してマッチが飛ぶ 5 。
ィスキーとしたが、今 回 はエタノールを採 用 したの
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③ アルコール・ペットボトルロケット 。ペットボトルにア
で、迫力が極めて大きくなった。
ルコールを噴 霧 して着 火する。ペットボトル内 で爆
④ ニュートンの３法則の紹 介。単にまとめとしてこれを
発 が起 こり、爆 風 が蓋の小 穴 から噴 出 し、ペットボ
紹 介 してもほとんど聞 いてもらえない。そこで、クイ
トルが勢いよく飛び上がる。
ズに正 解 すれば再 度 アルコールロケットの実 演 を
することにして、クイズのヒントとしてニュートンの３
法則 を紹 介した。今 回は真剣に聞いていただけた
ようである。これもアルコールロケットの強 烈 な効 果
であろう。
迫力ある実演でも、現 象を見た後の単 調な説 明は聞
いてもらえない。そのような展 開 では、聴 衆 は迫力 ある
現 象 を楽 しむだけで、アミューズメント施 設 での体 験 と
同 様 である。それは思 考 を伴 う体 験 ではない。著 者 は
２-４．原理のまとめ
常 に現 象 を予 想 させながら、それも正 解 を聴 衆が自 ら
ニュートンの 3 法則をロケットの原 理を通 じて紹 介す
演 繹 できるように心 がけている。今 回 もそのような展 開
る。
をしたつもりである。動 画 を公 開 しているのでご批 評 い
ただけると幸いである 1 。
① ロケット推 進力はこれまでの実 験で紹 介した作 用
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http://www.sci-museum.kita.osaka.jp/~saito/sshow/rocket2.htm
斎藤吉彦, 大阪市 立科学館 研究報告 14,159-162(2004)
http://www.sci-museum.kita.osaka.jp/~saito/sshow/
愛知・岐阜・三重物理サークル：いきいき物理 わくわく実験２,日本評論社
http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/rocket/TRCRocket/match_rocket.html
http://youtu.be/t77uFLF7c_A
海老崎功：http://web.kyoto-inet.or.jp/people/ebisan/c2h5oh.htm
小野昌弘：大 阪市立科 学館研究 報告 8,77-80(1998)
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