小学生でも学べる、宇宙開発?Jaxaが新し教材を公開

先月の中ごろにJaxaの方から小学生のプログラミング教育が始まったことを受けて、新しい教材が公開されました。

「ロケット編」と「はやぶさ2編」とがあります。

http://edu.jaxa.jp/news/2020/i-0421.html
こちらからアクセスしてください。

プログラミングを実際に行うためにはScratchが必要です。
無料で利用できるので教材に沿って動かしてみてください。

中身がどのようになっているかは実際に見てほしいのですが、要約だけおいてお行きます。

ロケット編

ロケットというのは宇宙まで人工衛星などを運搬するための輸送手段である。
人工衛星は、普段の生活に密接に関係していて気象観測や電波送受信など重要な役割がある。

どのように打ち上げるのか、エンジンをどのタイミングで分離していくのかを考え、エンジン分離のプロセスをサンプルプログラムで遊ぶことでわかりやすく体験できます。

実際に自分でアレンジをすることを推奨していて、音が鳴ったり、カウントダウンを表示したり、ちょっとしたアレンジのサンプルも示されています。

はやぶさ2編

はやぶさ2が一体どのようなミッションをこなしているのか説明されている。

プログラムは、はやぶさ2がどのように「リュウグウ(隕石のこと)」へタッチダウンするのか実際の様子を踏まえて、姿勢の制御と正確な場所への移動を目標に進めます。

移動が複雑なので、やや手こずるかもしれません。
サンプルも教材に書いてあるので、どのような動きをしているのか確認しながら一つずつこなしていくといいと思います。

私の思うところ

プログラミング教育の意図を汲んだいい教材です。

宇宙開発に関連付けてプログラミングをさせるのが面白い試みですね。

はやぶさ2のイオンエンジンによる姿勢制御は、回転運動をどのようにコントロールするの非常に大事なのでこの先の技術や知識に繋がりを持てているのではないでしょうか。

ただし、教員がいないと成り立たない感じがあります。
この教材のみでは、どこかで詰まってしまいます。その補助が必要です。

また、せっかくHPで公開しているので深い知識への関連リンクをもっと埋め込んでもいいのではないかと感じました。

まぁ無料で配布されているものなので使えるところだけをおいしくいただきましょう。

この教材を使って勉強をする際は、ロケットの打ち上げの様子や宇宙望遠鏡の捉えた天体の様子など動画や写真をたくさん使って進めてください。
最近だとカッシーニが捉えた土星の様子なんか迫力があっておすすめです。

初代はやぶさに関しては映画化されるぐらい有名なミッションでしたね。
帰ってきた時は思わず涙ぐんちゃいました。

アマゾンプライムでいつでも見られるそうです。
まだご覧になってない方は是非。ほぼノンフィクションです。

以上です。

ここまでお付き合いいただきありがとうございます。

雷がズゴーンと来て思うこと

パソコン避難させた方がいいのかなー?と思いながら一回もやったことがない「はやなり」です。

はい、理科の学習チャンス到来ですよ!
雷って現象一つで「静電気の話」と「光の速さ、音の速さの話」と「道のり速さ時間の話」がいっぺんに出来ちゃうんだから、説明しない手はない!

静電気パッチンの原因

冬場に金属のドアノブを握ろうとすると「パチッ」って痛いやつ。あれはプチ雷です。

なんでパチッってなるのか。説明します。

物体の中には基本的に+(プラス)の電荷をもつ電子と-(マイナス)の電荷をもつ電子が存在します。
このうち-の電子は二つの物体を擦り合わせると移動します

よくある実験としては、下敷きで髪の毛を擦るとブワッと逆立つのが有名です。
あれは髪の毛から下敷きへ-の電子が移動するので、髪の毛は+に帯電して、下敷きは-に帯電するんです。
+と-の間には引き合う力が働くので下敷きに髪の毛が吸い寄せられるわけです。

また、下敷きを話した後も髪の毛はしばらく+に帯電したままのでお互い反発しあってフワフワしていると思います。

この帯電という現象をもっとたくさん行います。
強く+に帯電、-に帯電させるとお互いを引き寄せあう力が強くなり、ある瞬間に物体の中から-の電子が空気中に飛び出し反対側の物体に移ります
これを放電と呼びます。

「パチッ」となるあいつは洋服などがこすれあい、知らない間に体が帯電するのでドアノブなどに手を近づけると放電してしまう現象です。

ちなみに中々放電していかない原因は、空気が非常に電気を通しにくい性質を持っているからです。それを無理やり放電していくのですから、かなりのエネルギーが起こりそうです。

一度にたくさんの電子が飛び出すと、青白く光が見えることもあります。

動画はパンデグラフという帯電を積極的に進める装置を利用しています。
激しく放電している様子や、髪の毛が逆立つ様子が観察できます。

見た目からしてもう雷っぽいですよね。

空気がこすれあって帯電する?

さて、実際の雷ですがなぜ起きるのか

静電気の話を元にすると、二つの物体がこすれあって帯電が起き、それが放電することによって「パチッ」ってなるのでそれをすごく大きくしたものが雷なのかな?という仮説が立ちます

先ほどは下敷きと髪の毛などでしたが、今回は何がこすれあっているのでしょうか?

それは、雲の中にある水や氷の粒です。

これらの細かい粒は雲の中に発生する空気の流れによってかき混ぜられます。
そうするとお互いぶつかりあい擦れあいます
そして次第に雲の上部には+の電子が、下部には-の電子が帯電していきます
ある瞬間に地面へ向かって雲から放電が行われます
これが落雷と言われる現象です。

先ほどのドアノブと指先の関係と同じですね。

あの嫌な雷鳴は一体どこから

雷はものすごく大きな音がすると思いますが、上空から約2~3kmの地上へ電子が移動するんです。その電気エネルギーは非常に大きなものとなります。

空気と電子が擦れあうと熱エネルギー(摩擦熱)が発生して一瞬で約1万度まで温度が上昇します。温度が上がると付近の空気は膨張します。一瞬で膨張する現象を爆発と呼んでいます。
雷が通ったところは空気が爆発しているんです。ドッカンドッカン言ってるです。

そりゃ大きな音がするわけですね。

結構びっくりする映像もあるのでご視聴の際はそれなりの覚悟を持ってご覧ください。

あの雷は一体どこに落ちたのか?

雷が鳴り始めると、ゴルフ場では避難所へ、サッカーや野球の試合は一時中断となることが多いです。もしも自分めがけて雷が落ちてきたら即死は免れないでしょう。

どの地点で雷が鳴っているのかを計算する方法があります。
それは、「光の速さ」と「音の速さ」の違いを利用する方法です。

光の速さものすごく速いという事実だけ知っておいてください。地球を1秒間で7.5周します。測定方法など気になる方はフィゾーの光速測定でググってみてください。リンクはYouTubeの動画解説です。

音の速さ秒速340m/秒ぐらいです。本当は温度が上昇すると速くなるのですが、あまり気にしなくてOKです。

さて、いま雷が落ちました。まず眩しく光ります。その後遅れて大きなゴロゴロという音がします。

この光ってから音がするまでの時間差を数えてください。こうすることで自分の位置から半径何mの位置で雷が鳴ったのか測定できます

なぜか?

光は一瞬で到達しますので、雷が光った位置から自分の位置まで0秒で到着していると見る事が出来ます。
音は光に比べ非常に遅いです。1秒間で340mしか進めないので距離が離れるほど光よりも遅れて自分の位置まで到達します。

これを利用して、ある地点で雷が発生した(光った)瞬間を0秒とし、音が聞こえるまでの時間を測ると音と速さが分かっているため距離が測定できます。

例えば雷が光ってから3秒後に音がした時、音の速さは340m/秒のため340×3=1020mの距離を移動してきたことになります。約1km先で雷が発生したことが分かります。

まだ1kmも先で鳴っているなら安全だなーなんて思わない方がいいです。
雲の大きさは水平方向に大きいこともあります。実は雷雲が自分の頭上にあることも考えられるので、収まるまで避難所で待つことをお勧めします。

まとめ

雷は怖いけど、科学の塊のような現象である。

上手く説明して、好奇心に火をつけましょう。

以上です。

ここまでお付き合いいただきありがとうございました。

下のにほんブログ村ボタンを押していただけるとやる気がアップします。
是非お願いします!!