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教育現場での活用を目指した映像取得(おもしろ宇宙実験その2)

概要

5月2日に、教育現場で活用される教材を目指した映像取得プログラム(おもしろ宇宙実験その2)を野口宇宙飛行士が実施しました。

【実施テーマ】

1. 物の回転や並進運動、空気抵抗を見る実験(0:00~3:09)

DVD(円盤)を縦や横にして回転させて押し出したり、回転させずに押し出したりしました。DVDを進行面に垂直にさせると空気抵抗を受けるため、押し出した進行方向への動きが悪くなりました。

2. ロケットの原理、推進力の方向と回転運動に関する実験(3:10~6:10)

ISSには風船が無いため、科学実験用に使用するゴム手袋を風船代りにして実験を行いました。ゴム手袋にストローをつけて空気を入れて膨らませました。この手袋はゴム製なので、元の形に戻ろうとしてゴム手袋の中の空気がストローから出ていきます。この空気の流れでゴム手袋は、空気が出ていく方向とは反対に飛んでいきます。(推進力の方向と重心が一直線)

次にストローの角度を90度曲げると、重心と推進方向がずれるため、重心を中心として回転するようになりました。

3. ベルヌーイの定理(6:11~15:30)

厚紙2枚の間に息を吹きかけて、紙がどうなるか実験しました。2枚の厚紙の間に息を吹き込むと、空気の流れができて紙間の圧力が低下するため、2枚の厚紙は引きあいました。これは、ベルヌーイの定理、「流体が狭い部分を流れる際は、速度が速くなり圧力は上がるのではなく減少する」ことを示しています。

例えば、この原理により、翼が揚力を生み飛行機は空をとぶことができます。飛行中に発生する気流に対して、翼の上を流れる空気は、より長い距離を進まなくてはならず翼の下を流れている空気より速く流れます。気流の速度の違いは、翼の上層と下層を流れる空気間の気圧の違いを引き起こし、飛行機が浮くことになります。

次に、ISS内にある食糧コンテナー(約5kg程度)を約10cm離して2つ浮かべて、その間に息をふきかけ空気の流れを作りました。重たいものでも、空気の流れで圧力が下がって物体同士が近づくことがわかりました。

また、コンテナーの距離を約20cm広げて、同じことを実施しましたが、やはりコンテナーはくっつきました。

その他に、紙飛行機や模型、紙でつくった冑、プロペラをつけたハンマーを飛ばしてみました。

4. 液体と気体の混合(15:31~26:25)

お茶パックに水と空気を入れて回すと、遠心力で重い水がパックの外側に集まるため気泡が中心に集まる様子が観察できます。

透明バッグに水100cc、空気50ccを入れて混ぜた場合、無重力状態では均一に混ざっていることがわかります。これに、比重の異なる油(宇宙食のオリーブ油)も加えて混ぜましたが、やはり無重力状態では均一に混ざったままになります。実験終了後までしばらく放置しましたが、混ざった状態は続いていて、地上のように水と油への分離は見られませんでした。

無重力空間での材料実験では、この物が均一に混ざる特徴を活かしたものがあります。

5. 正座と側転(26:26~28:42)

2010年3月6日に実施した本実験(その1)では、正座は、静止するために下肢を紐にかけて行いました。今回は、身体を固定せずに宙に浮いた状態で正座に挑戦しました。地上では、上半身の重さを利用して容易に正座できますが、重心がない宇宙では、下半身の筋肉で脚を折りたたむため難しいようです。

また、無重力での側転も行いました。前転やスピンは簡単にできたようですが、側転はお腹が動きの中心となるので難しかったようです。

時間

28分41秒

掲載日

2010/05/11

出典

JAXA

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