卵を落とす実験のその先へ
というわけで
先日、母校のド田舎に佇む某中高一貫校に行って恩師と色々喋ったり部活に顔を出したりしてきました。そこで授業での面白い取り組みも聞けていい刺激になったので、ある意味ソレに触発されるような形でこの記事を記しておこうと思います。どこかの学校でこの記事が参考になればな、と。
目次
卵を落とそう
先ず、大元のテーマとして
卵を高いところから落として、かつ地面に着いた時に割れないようにしたい。指定された材料を用いて、卵を守る「モノ」を作れ。
を考えましょう。コレに関してはかなり有名な実験テーマのようで、私が初めて知ったのは灘の物理研究部のTweet(リンク)でしたかね。『エッグドロップ』等と検索すれば、色々記事がヒットするかと思いますので、そちらも参考にどうぞ。
先程提示したテーマを競争形式にするなら、更に順位付けに
卵を割らずに済んだチームが複数ある場合、「モノ」がより軽いチームを勝者とする。
的を用意し、それにより近い場所に落とせたチームを勝者とする。
等を追加すれば良いでしょうが、一先ずは簡単のために「守れればOK」で話を進めておきます。
この課題に対するアプローチは主に二通りあって、
- 落下速度を下げる
- 衝撃を吸収する
です。この辺りの話も、検索すると詳細な話が出てきますし飛ばしておきます。
卵を落とすとは言っても
面倒なんですよね、卵が割れた後が。そこそこ匂いますし、そもそも食べ物で遊ぶなってのもよく言われることですし。一つの解決策として、「清潔な密閉袋に卵を入れてから実験に使う」というのもありますが、そうは言っても実験後早めに火を通すなり何なりして食べてしまわないと衛生上アレですし、割れた場合は殻と白身、黄身がごちゃごちゃになっててそれもまた大変ですし。
と、一授業内でコレをやろうとしても処理に困るわけです。私が教員ならまぁやりたくない。
ですが、実験内容としては授業に活用しやすいんですよね。丁度、力学分野で位置エネルギーや運動エネルギーをやり終えた辺りなら、この実験をやる前準備として
卵(50g)を10mの高さからそっと落とすことを考える。卵が地表に着く時の速さは何m/sか？
辺りが軽い演習問題になりますね。そこから、後は発展的内容で空気抵抗を導入してみたり(流石に対象によっては微分方程式は導入し辛いので、定性的に説明したり終端速度辺りを紹介したり…)も可能かも。撃力の話とか、物の変形でもエネルギーが消費されることとか。
というわけで、卵を割らないように落とす実験は中高物理の力学分野に良い実験テーマになり得るのですが、最大の問題点として「割れた卵の処理」が上がってしまいます。前置きが長くなりましたが、以下ではその解決策を考えていきたいと思います。
卵がだめなら卵を使わなければいいじゃない
卵(もういっそ食品全部)を避けてしまうのが、一番手っ取り早い方法でしょう。といっても、「卵 耐久性 同じ」なんて検索かけても都合よく代替品を出してくれるわけでもなく。
だから私がここでソレを考えているわけですが。
チョーク
筆圧高い先生が書いてる途中に折ったり、気の抜けた先生が床に落として折ったりと、数々のチョークの終焉の時を中高で見届けてきました(折れてもまだまだ使えるんですけどね)。卵の殻の主成分が炭酸カルシウムなので、同じ物質を主成分に持つモノ〜という発想でチョークに行き着きました。
壊れやすさも申し分なく、単価もそれほどしません。学校なら腐るほど出てくるでしょう。パッと思い付く利点はこの辺りですかね。
欠点は、自重がそれほど無いという点ですね。何らかの重しもセットで守ることにすればなんとかなるでしょうか。
初手で大正解引いちゃった気もしますが、如何せんまだ実験もしてない段階ですので、これに甘えず候補を出していきましょう。
薄めのガラス製品(コップなど)
自重もそれなりに確保されていて、かつ壊れやすいモノとしては、ガラスコップ等が候補に上がりそうですね。
欠点としては、単価がそこそこ高くなってしまうことや、破片が卵の殻やチョークに比べて危険だというところが挙げられます。ただ、破片の問題に関しては卵でも行われる対策のように「袋に入れてから行う」である程度解決出来そうです。
耐久性の低い容器
これはほぼ上を一般化しただけですね。プラスチックや木等で破片の危険性を下げたり出来るかもしれません。耐久性と単価とも要相談になりますね。
容器と書きはしましたが、要は中が詰まってるより空洞の方が耐久性下がって良いのかなというだけなので、容器じゃなくても手頃なものがあれば使えると思います(それを具体的に挙げるのがこの記事の役目なのですが)。
その他のアプローチ
そもそも卵を割らないように落とす実験の問題点は卵に集約されているようなものなので、私の思い付く範囲では改善しようが無いです。
展望と最後に
卵を割らないように落とす実験、寧ろ何故今まで卵を代替品で行ってみたという取り組みが(私の調べた限りでは)存在しないんでしょうね。
それはそれとして、こういう実験を取り入れた、自分も生徒も楽しめるような授業って良いですよね。「お前もCASTに居るんだし自分でやってこい」って話なんですけどね。
個人的にでも、更なる改善策が思いついたら続編の記事を出そうと思います。
あるいは、実際に各種卵の代替品を使って実験した結果でも公開出来たら良いですね。
また、記事の内容に関して何かありましたら、コメントなり私のTwitterアカウント[@sGya_youtoo]までご連絡なり頂ければ幸いです。
