水力自動車１（水位が高いとき）

まずは見てみよう！

どんな実験？

実験手順と種あかし

• 水力自動車というおもちゃを作ってみましょう。水の高さのエネルギー（位置エネルギーという）を利用して走る自動車です。
• 水を入れるタンクにビニールホースをつなぎます（この動画では、途中をゴム風船でつなぎました）。
• タンクの高さを高くするためにペットボトルなどで支えを作ります。ホースの先端は車体の後部に固定します。
• ホースの出口を指で押さえながらタンクに水を入れ、手を離すと自動車は走り出します。
• この仕組みは「ジェット推進」の原理を利用したものです。後ろ向きに勢いよく水を噴出させるとその反動（作用反作用）で車体には前進方向の力がはたらいて、これが推進力になるのです。
• 推進力の大きさは、ホース出口の水の流速（流れの速さ）と流量（流れる水の体積÷時間）の両方に比例します。
  (推進力)＝(水の密度)×(流速)×(流量)
• 「水の高さとエネルギー」で実験したように水面の高さを高くすると出口の流速は速くなります。そのため、タンクの水位を高くするほど流速と流量の両方が大きくなり、推進力も大きくなります。
• 使用できる水の量を決めておいて、作った水力自動車の速さや走行距離を競争するとおもしろいかもしれません。
• この実験動画はJSPS科研費 18K03956の助成を受けて制作しました。

【キーワード】	ジェット推進、位置エネルギー、運動量の法則、作用反作用
【関連項目】	ジェット推進、水の高さとエネルギー、水力自動車２
【参考】	石綿良三・根本光正「流れのふしぎ」講談社ブルーバックス、P98-101, P114-117 石綿良三「図解雑学流体力学」ナツメ社、P156-157、P192-193

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