水滴の落下をストロボで見る
  

対象等

小学生から高校生まで

目的

上昇や落下をする水滴はどんな形をしているか、またどのように落下しているかを観察する

準備

水道水、タイマー、ゴム管、スタンド、扇風機、先端の尖ったスポイトのようなガラス管またはボールペンの管、ストロボ、水を受けることが出来る大きなたらいなど

実験場所

暗幕等があり、実験室全体を暗くできる部屋
方法  
 私は最初にストロボを実際に光らせ、光が断続的に出る装置であることを見せています。つまみによってストロボが光る間隔を変えることが出来ることも教えます。その上で、教室を若干暗くして、ストロボを点灯し、その光の前で手を振って、手がどのように動くかを観察させています。

 続いて、いったんストロボをとめ、灯りをつけて扇風機を回します。回して風があたることを確認してから、部屋を暗くしストロボを点灯。つまみを調節して、羽根が動いているのに止まって見えるようにします。(生徒はかなり驚きます)

 つまみを調節すると羽根が回転したり止まったり逆方向に動いたりしますので、存分に見せます。ここまでが、いわゆる実験準備。次からが本番。

 水道からの乱れの少ない水流をゴム管に流し、そのゴム管を交流タイマーでたたき、水道水を断続的に切ります。このゴム管の先端にスポイトやガラス細工で作ったスポイト状のガラス管、またはボールペンの芯を抜いた管を接続し、スタンドに固定します。

 ガラス管を向ける向きは上方、下方、斜め、水平のいずれでも構いません。水が周辺に飛び散ることを予想して向き考えてください。また水が噴出する辺りにうまくストロボを配置するようにします。

 準備が出来たら、最初にタイマーを入れない状態で水流を見せます。水流が乱れていたりすると、この時点でも多少球形の水滴が見えたりします。続いてタイマーを入れるよと宣言して(タイマーの役割はあらかじめ説明しておく必要があります)スイッチオン。

 管の先端から球形の水滴が、真珠のように数cmの間隔を置いてうまく並んだら大成功。その美しさは感動ものです。多少水流が乱れていても、その美しさは生徒もびっくりします。演示でしかできなのですが、生徒には水滴をつまんでもいいよ、と言います。

 ある程度騒ぎが収まったら、今度はその水滴をストロボの間隔を調節して、逆に登っていくように見せます。これもびっくりします。

注意点
 ・ 水道水の水量の調製が難しいです
 ・ ガラス管やスポイトの先端の形状で、結果がずいぶん左右されます
 ・ ストロボの光が生徒の目に直接入らないように注意する必要があります
 
結果  
 見るだけの実験ですが、生徒は大変喜びます。文化祭なんかでも使えるかもしれません
考察
応用等

 ・ 水滴がなぜ球形になるのか
 ・ なぜ扇風機の羽根が止まって見えたり、水滴が止まって見えたりするのか
 ・ 水滴が落下するとき、個々の水滴の間隔はどうなっているか
  
備考
大変美しいのでおすすめの実験です
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