冬の青空にペットボトルロケット飛ぶ～作用反作用～

スパーンという音を立てて、冬の青空に
ペットボトルロケットが飛び立ちます。

そのたびに、子ども達の歓声が公園いっぱいに
響きわたります。


---

大寒なのに、あまりにもポカポカ陽気なので
家の中にいるのはもったいない。

外に出かけることにしました。


準備です。

ゴム栓にボールの空気入れの針を挿します。
こんな感じですね。



これをボトルの先端に取り付けると、
ご覧のようになりますね。



そうしたら、それを空気入れの先端に取り付けます。

実際には、ゴム栓と空気入れの針はセットのまま
空気入れに付けたままにしておいて使います。


ゴム栓のついた空気入れと、ペットボトル、
そして発射台にするバケツを持って、広い公園へ
レッツらゴー！



晴れてるとは言っても気温は寒いので、
しっかり着込んでいきますよ。



雪がない道を歩きます。

くどいようですが、大寒なんですけどね。



公園に到着。

早速、ロケット発射準備！



グリグリグリッと、ゴム栓をペットボトルの
口にねじ込みます。

よくねじ込むのがポイント。
ただし、空気入れの針を折らないように。

本当はこの時、水をちょっぴり入れるのが
良く飛ぶコツなんです。



けれども、残念ながらきょうの公園の水道は
元栓が閉められているらしく、出ませんでした。
凍結防止でしょうか。ちなみに、トイレは
入れないようにバリケード。

冬はトイレを済ませて公園に行きましょう。

ま、それでも水が飛び散らない分、寒くなくて
いいってことで、プラス思考で行きましょう。



水の入っていないペットボトルでも
・ゴム栓のねじ込み方（すき間など、空気の漏れ具合）
・打ち上げ角度
・発射台
・風向き
・空気入れのポンプの圧のかけ具合

などによって、飛び方がまるで違います。

すぽーーーーんと劇的に飛ぶこともあれば、
ぴろん……と目の前に落っこちることもあります。



そうそう、水を入れないことでデメリットが
ありました。それは、重さ。

重さが稼げません。恐らくそれは加速にも
影響しますね。




それともう一つは、打ち上げの瞬間にボトル内に
高まった空気圧をゴム栓側の口から噴出することによって
飛ぶわけですが、ゴム栓側が地面や、バケツの底などの
動かないものに固定されている方が良く飛びます。



水を入れて重みがかかっていれば、バケツの中で
逆さまにすれば、ゴム栓側が重みでバケツの底に
くっついているはずなんですね。

しかし、最初のうちそれに気付かず、やっていたら、
重みがないので、まるっきり飛びが悪くて。木の枝にも
届かないほどしか飛びません。

こんなはずじゃなかったのに…。





つまり、「作用反作用の法則」が関係してきますね。

参考ＵＲＬ 「作用反作用の法則」について
　http://www1.u-netsurf.ne.jp/~future/HTML/reaction.html


強い力でボトル内の空気がゴム栓を押します。
しかし、ゴム栓がなににも固定されていないで
後退してしまうと、せっかくポンプで送り込んだ強い力が
弱まってしまうわけです。


これが、ゴム栓が押されたときに、ゴム栓側が
がっちりその力を受け止めて後ずさりしないでいれば、
ロケット側は自らがゴム栓側を押すその力で、
高く飛び立つことが出来るわけです。




ここで、上記参照ＵＲＬを見てみると、こう書いてあります。

物体Ａと物体Ｂが力を及ぼし合う時、相互に及ぼし合う
力の一方を作用と呼び、他方を反作用と呼ぶ。
作用と反作用は、同時に一直線上で働き、
この両作用の大きさは等しく、方向は反対である。


物体Ａをペットボトル、物体Ｂをゴム栓と置き換えると
1年生でもわかりやすいんではないでしょうか。

つまり、ペットボトル内の空気の圧（作用）により
押されているゴム栓の動き（反作用）は、同時に一直線上で
働いている一つの力で、両作用の大きさは同じで、方向は
上と下に向かっているわけです。


つまり

　　　　作　用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　反　作　用
ペットボトルが押す力（飛び立とうとする力）＝ゴム栓が受ける力（押し戻す力）

という、イコールの関係になっています。

ゴム栓が受ける力を減らせば、イコールで結ばれている
ペットボトルが押す力も減ります。

従って、ペットボトルが遠くへ飛ばないわけです。

作用だけがあって、反作用がなかったとしたら、
雲を押すような世界になります。

つまり、ゴム栓側がペットボトル側から押している力を
ふにゃんと吸収しちゃうと、ペットボトルは飛べないわけです。


---

厳密には関係ないかもですが、こんな諺も調べてみると
国語の勉強にもなりますね。作用、反作用に関連して
知っていても損はないかもしれません。

「柳に風」
「暖簾に腕押し」

あくまで、ついでですから。



おっと、今調べたら、作用反作用の法則は中学３年生で
習うことになっているようですね。

まぁ、遊びで原理を学んでおけば、机上の空論に
なりませんから。

---



ところで、遊びの方はキャッチするゲームに変わって
きています。だれがペットボトルを遠くまで飛ばすか。
そして、一発でボトルをキャッチできるか。

ばっちこーい！！



ちなみに、手でキャッチは位置さえ間違わなければ
比較的容易ですが、「バケツでキャッチ」は受け取る面は
広くなっても、実は難しいのです。


バケツは表面が「かたい」ですね。

作用反作用の法則によって、飛んできたボトルの力は
そのままバケツがボトルを押し戻す力と同じなわけです。

キャッチするときにやんわりとその力をバケツ側で
逃がしてあげないと、一度バケツ内に入ったかに見えても、
ボトルはストーンと跳ね返ります。

---




そんなことには関係なく、ペットボトル遊びは
とても面白いのでした。



君たちの顔も面白いです。




いつの間にか、地面には智江子先生達の描いた
巨大なジャックの絵が！！！

どこまで、ジャックブームは続くのでしょうか。

---
Change!! IKUEI!!
　by 川上