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とじこめた空気と水７

水と空気を一緒にしたら玉は飛ぶか

森竹高裕

　これまでの実験で空気が縮んで戻ろうとするときに力が出ること、水は縮まないことを学んできた。では同じ筒の中に水と空気があったら力は出るのだろうか。このことについて考えてみた。

発問１　空気でっぽうの筒の中に水を入れた時、玉の飛び方に変化があるだろうか？

　〈変化がある〉と考えたのは１３人、〈ない（空気だけの時と同じ）〉と考えたのが３人だった。変化があるという考えは〈水だけのとき〉と〈空気と水の間くらい〉の二つがあった。玉の飛び方を図で表してみるとこのようになる。最も多かったのは〈水と空気の間〉という予想だった。

──┴─────┴─────┴─────┴─────┴──
　空気より　 空気と同じ　 　　水と空気　　　　水と同じ　　　　水より
　飛ぶ　　　　　　　　　　　　 　　の間 　　　　　　　　　　　　　　飛ばない
　　０　　　　　　　３　　　　　　　　８　　　　　　　　　３　　　　　　　　０
　　０　　　　　　　１　　　　　　　　６　　　　　　　　　８　　　　　　　　０

〈空気と同じ〉

• 水を満タンに入れても飛ばなかったけれど、空気は飛んだから空気が水を押してくれると思う。
• 空気が半分くらい入ってるから空気と同じ位飛ぶと思う。

〈水と空気の間〉

• 空気が飛んで水は飛ばないから半分入れると少しだけ飛ぶと思う。
• 空気みたいにすごくは飛ばないけれど、ちょっとは飛ぶと思う。水は飛ばなくて空気は飛ぶからたすとすごくは飛ばなくて少しは飛ぶ。
• ほんの少し飛ぶけれど遠くまでは飛ばない。水の方が空気より重いから水の重さで落ちてしまう。

〈水と同じ〉

• 水でやったとき飛ばなかったように水が入っていたら飛ばないと思う。
• 空気には形がなくて、上の方は何もないように見える。棒を押すと水が先に押されて玉がポタンと落ちてしまう。
• 空気は軽くて遠くまで行けるけれど、水は重いからあんまり遠くまでいけない。
• 水は玉を押せなかった。水の方が空気より重いから空気が負けて飛ばない。

　筒の中に水が入った分だけ飛ぶ力が弱まると考えた。空気だけの時は飛んで水だけの時は飛ばなかったのだからそう考えるのが自然である。そこで実験をして確かめることにした。

指示１　筒の中に水を入れて玉が飛ぶかどうか確かめてみよう。

　空気でっぽうの筒の中に水を入れて試してみた。しかし人によって入れる水の量もまちまちなので結果もバラバラだ。そこで自転車の空気入れとペットボトルを使ってダイナミックな実験をした。
　水を入れるとブシューと空高く飛び出して行くペットボトルに大歓声が起きた。３階くらいの高さにまで上がった。水と空気を入れと大変よく飛ぶのだ。