理科実験    ペットボトルロケットをつくる

実験の目的
 ペットボトルを利用してロケットを作る。打ち上げて飛行の原理を学ぶ。
 ペットボトルクラフト協会で指導している4本のペットボトルを使う
 ロケット作製法は時間と手間がかかる。特にフィン作成が大変である。
 (高校生がやっても3時間は、かかる)。用具もたくさん必要である。
 ここでは小学4年生が1時間半でできる方法を解説する。

材料
 ペットボトル 1.5L用(炭酸系のもの) 2本ペットボトルロケット
   または 500mL用 2本
  (炭酸系のボトルは6気圧まで
  耐えられるようにできている)
  (500mL用なら炭酸系でなくとも、
  破裂したりはしなかった) 
   *ペットボトルは
   「ロケット本体」と「スカート」を作るため

 画用紙 (「トップ」を作る)  紙くず

 牛乳パック 3〜4枚
  (「フィン」を作る。使用するボトルにより
  枚数は異なります)

用具
 カッター、ハサミ、カッターマット、ホッチキス
 マジック、 ビニールテープ、両面テープ

打ち上げ用具
 噴射口、発射台、自転車の空気入れ
 (ペットボトルクラフト協会に注文する)
 (噴射口は350円、発射台は1600円程度)
 (空気入れはあり合わせのものでよいが、時々、発射台に合わないものがあるので必ず事前にチェックしておくこと)

作成1 スカートを切り出す

 1本のボトルの下部からスカートを切り出す。
 (右上図の切りだし法ではなく次のようにする

 下の方のふくらんでいるところから1cm下で切る。そこから上方にペットボトルが500mLのときは6cm上で切る。
 (つまり「フィン」の高さは5cm)
 ペットボトルが1.5Lのときは8〜10cm上で切る。 
 ( 「フィン」の高さは7cm)
 スカートの上下を逆にして、ロケット本体のボトルにさしこんでみる。
 (くびれの位置のところでちょうど止まるはず)  

 *右図には「ロケットがスカートの下から出ないように」と書いてある。
  これはスカートが衝撃吸収の役目をすることを考慮して噴射口をつけたときに
  噴射口がスカートにかくれることを想定している。
  しかし、実際にはスカートが噴射口より下に出てしまうと、発射台に載せることが
  できない。したがって、スカートをはかせたときにスカートの下はボトル口ぎりぎりか、
  それよりも内側にする。フィンがつく高さがあればいいのである。
  500mLボトルには個性がないが、1.5Lボトルには個性があるので注意が必要。
   *コカコーラのボトルは形が特殊なのでスカート用には向かない。

作成2 フィンを4枚作る

 牛乳パック(ジュースでも可)からフィンを切りだす。

 (1)パックをていねいに開く。
フィン設計図 (2)設計図をパックに書く。
  (500mLの牛乳パックからは
  500mLロケット用のフィンが3枚取れる。
  1.5L用のパックからは4枚以上取れる。
  1.5Lロケット用のフィンは
  500mLパックから2枚取れる。)

  *折り目を利用してフィンを折る
  *1.5L用ロケットのフィンが7cm
  に設定しているのはパックの底辺が
  7cmだからである。

 (3)500mLロケット用のフィンは
  のりしろ線で折る必要がある。
  (カッターで軽く傷つけて
  折るときれいに折れる)
  1.5Lロケット用のフィンは
  パックの折り目をのりしろ線に
  利用しているので、のりしろ線を
  作る必要がない。

 (4)真中の線で折って両面テープで 
   きっちり貼りつける

 (5)4枚のフィンが同じ大きさにできたか
  どうか、重ねて確認する
  (最小のフィンにあわせて切り揃える)
  *あまり神経質になる必要はない

 (5)普通のホッチキスで上斜面の辺と
  下の底辺の縁を止めて補強する

 (6)縁をビニールテープで補強してもよい。

 「フィン」は「尾翼」のことである。
 魚のひれをフィンと呼ぶ。
 「つばさ」を表す普通の英語はwing

作成3 フィンをつける位置を決め、ビニールテープでフィンを貼りつける

 フィンをつける位置をスカートに4箇所決める。
 (これが均等でないとうまく飛ばないので注意!)
 均等に付ける方法「裏ワザ」を紹介する(この方法は間違いがない)。位置決め
  
 B5程度の紙をテープ状に切り出し、スカートの周囲に巻きつける。
 一周したら余分分を切り落とす。
 テープの辺がスカートの円周である。
 テープを2回折って4等分する。
 テープをスカートに巻き直し、4等分線の折り目にマジックでしるしを付ける。

 この位置にまっすぐ「フィン」をつける。
 (子供の場合、「フィン」の向きが逆になることがある)

作成4 スカートの取り付け

 スカートをロケット本体にビニールテープで付ける。
 (まっすぐになるように注意)

作成5 トップを作る
 
 画用紙を円錐形に巻き、ロケットの先に置いてみる。
 適当な大きさで切って、ビニールテープで付ける。
 トップの中に紙くずを丸めて入れて補強したほうがよい。
 (このトップは着地するときつぶれることが多い)
 トップは単なる画用紙(厚紙)なので壊れやすい。ビニールテープを周囲に巻きつけて補強してもよい。


打ち上げ

 ロケットに水を入れて発射台にセットし、自転車用の空気入れで位置決め
 ポンピングした後、発射口を押し下げて発射する。
 
 *必ず濡れるので覚悟すること

 入れる水の量は500mL用ロケットでは150mL程度
 1.5L用では400mL程度。

 ポンピングの回数は500mL用では20〜30回
 1.5L用では40〜50回。
 (最近の子供のポンピングはか弱くて、空気があまりしっかり入っていないことが多い)
 (最初はロケット内に泡ができる。押すのが重くなったらOK)

 打ち上げ角度は55〜60度に設定する。
 (ロケットの自重のため、少し上向きにした方が45度で飛行する)

飛行

 フィンが正しく付いていないと空中で回転する
 1.5Lボトルの方が遠くまで飛ぶ。200m以上飛んだ。
 500mLボトルでも150m以上飛んだケースもある。
 圧力を高めすぎると打ち上げの衝撃で横方向に飛び出してしまう。

【注意点】
 人に向って飛ばさないこと。


基本構造 参考文献

ペットボトルロケット研究会,1996.これがペットボトルロケットだ!.ダイナミックセラーズ出版.
的川泰宣(監修),1996.つくる・遊ぶ・学ぶ 水ロケットを飛ばそう.日刊工業新聞社.

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