夏休みの自由研究!理科実験のポンポン蒸気船を作って走らせてみた



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小学生の自由研究で何を作ろうかと子どもと話していたら、「ポンポン蒸気船」を作りたいとのことなので作ってみます。

このポンポン蒸気船はろうそくの炎でパイプの空気を温め、水蒸気の気圧で押し出されることで船が進みます。その際に、パイプが温められると「ポンポン」を音を鳴らすことから「ポンポン蒸気船」といいます。

簡単に作ることができますので、作り方の参考に。自由研究の課題にするので、それに沿った内容で記載していきますね。

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実験の目的

水を熱した時にできる蒸気で船を進める蒸気船は本当に進むだろうか?

準備したもの

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・アルミパイプ(直径3mm、長さ1m)
・ポリエチレン
(本体:厚さ10mm×縦200mm×横200mm)
・ろうそく
・スポイト
・単1型乾電池
・カッター
・はさみ
・瞬間接着剤
・つまようじ
・ライターまたはマッチ

今回購入した材料はアルミパイプと本体になるポリエチレンです。アルミパイプは銅パイプでも代用できますし、本体はポリエチレンでなくバサル材でも作ることができます。

今回の費用はアルミパイプが144円、ポリエチレンが203円で計347円でした。ちなみに、銅パイプは334円、バルサ材(厚さ10mm×横80mm×縦450mm)は305円です。私はグッデイというホームセンターで部材を購入しました。

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実験で気をつけること

・カッターを使うため、ケガをしないように注意して下さい。
・はさみを使うので、指を切ったりしないように注意して下さい。
・火を使うため大人の人と一緒に行なって下さい。

予想

スイスイと船が進んでくれると思う。

蒸気エンジンの作り方

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アルミパイプの先端20cmのところから単1型乾電池に巻きつけます。簡単に巻きつけることができます。

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今回は6回巻きつけました。

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単1型乾電池に巻きつけたアルミパイプの巻きつけていない長さは左右で違いますが、この時点では切らない方がいいと思います。

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船の作り方

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ポリエチレンを半分にはさみで切ります。

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ポリエチレンのサイズは横100mm×縦200mmに切ります。

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半分にカットしたポリエチレンを船の形に切ります。

横は真ん中の50mmのところから、縦80mmのところまで斜めに線を引き、先端が三角形になるように切ります。線はカッターで入れると楽でした。

赤線の部分を切ります。

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長方形に切ったポリエチレンの先端を三角形に切り、船の形にしました。はさみで簡単に切れます。

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本体のポリエチレンの三角形の反対側に縦と横30mmの箇所につまようじで穴を空けます。

この穴に乾電池に巻きつけたアルミパイプを通します。

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本体のポリエチレンに空けた穴にアルミパイプの先端を入れました。

アルミパイプをクリクリと回しながらキュッキュッと入れました。ちょっと穴が小さくキツイかなという感覚でした。

本体の下から出ているアルミパイプは、本体の後ろを向くように曲げます。本体の上の部分は船の真ん中あたりに巻いた部分が来るように位置を調整します。

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パイプの長さを合わせるため、短い方の長さに合わせてはさみで切ります。でもはさみで強く切るとパイプの穴がふさがってしまう恐れがあるので、注意して下さい。

私はハサミを当てながらクルクルと回して切り込みを入れながら切りました。

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本体とアルミパイプの位置を見て、ろうそくの長さを測ります。

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ろうそくを切りました。カッターで切りましたが手を怪我しないように注意して下さい。

切った底の部分は平らになるようにカッターで調整しておきます。

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ろうそくの底に瞬間接着剤を付けて、アルミパイプの巻いた部分に炎があたるように位置を調整して固定します。

強力な両面テープでも良いと思います。

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アルミパイプの中にスポイトで水を入れます。

パイプの中に空気が残らないようにもう一方のパイプの端から水が出てくるまで水を入れます。

ポンポン蒸気船の動画

小学生の自由研究 ポンポン蒸気船

小学生の自由研究 ポンポン蒸気船 アルミホイール


※パイプの巻いた部分をアルミホイールで包んで実験してみました。

まとめ・感想

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水を熱した時にできる蒸気で、パイプの中の水が押し出されて船が前に進みました。ポンポンと音を鳴らしながら進むことから「ポンポン船」といいます。

ろうそくの炎で巻いたパイプを温めます。

パイプが暖められると中の水が水蒸気になり、水蒸気の圧力で水が押し出されることで船が進みます。

水を押し出すとパイプの中の気圧が下がるため、パイプに再度、水が吸い込まれて行きます。

また、巻かれたパイプの中の水が温められて水蒸気になり、その力で水が押し出されて船が再び前に進み始めます。

ロウソクの炎がアルミパイプから離れないようにします。スポイトでパイプに水を入れたらすぐに水に浮かべてパイプの中に空気が入らないようにします。

今回は、パイプを直接温める方法とアルミホイールで巻いて温める方法で実験してみました。アルミホイールで巻いた方が船の進みが早かったです。

ポンポン蒸気船の工作キットもあります


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