アイザック・ニュートンはこんなこと想像もしていなかった

学生はホバークラフトを作成し、それに乗って運動の法則を学びます

シダースプリングス — 葉吹き機が咆哮を上げながら息を吹き返したとき、ニッコー・ムニョスさんは片手で口を押さえ、驚きと笑いの小さな叫び声を押し殺した。 数秒以内に、彼女が座っていた装置が地面から浮き上がり、ニッコーさんはシーダースプリングス高校の食堂のタイル張りの床を突き抜けた。

彼女が積み上げられた椅子を間一髪で逃し、部屋の反対側の端近くで立ち止まったとき、クラスメートたちは拍手をした。

「まるでジェットコースターのようだ」と日光さんは席に座りながら叫んだ。 「とても奇妙に感じました。私がそれを表現できるのはこれだけです。木の板の上で部屋全体を漂い、隣に葉吹き機を置いているだけです。とても奇妙です!」

ジョーダン・コヴィー教師は、新入生の概念物理学の授業のための 2 段階の実験室の 2 番目の部分として「ホバークラフト」を製作しました。 研究室の学術的な目標は何ですか? それはニュートンの運動の３法則を学び理解することでした。

しかし、実際に生徒を合板の上に乗せて部屋中を滑らせて、力、質量、加速度を実証するのでしょうか? それがすべてコヴィーのアイデアだった。

「私にとって生徒たちは単なる学問以上の存在です。だからこそ、私は科学を教えるのが好きなのです」とコヴィー氏は語った。 「私は彼らと一緒に楽しく過ごすことができますし、彼らはめちゃくちゃになって楽しい時間を過ごし、彼らがやっていることと彼らが学んでいることの間につながりを作ることができます。」

法律の仕組み

ラボの最初の部分では、学生たちは CD、風船、ボトルの蓋、ホットグルーで「ミニ ホバークラフト」を作成し、廊下に浮かべました。 小型ファンが床の上に「エアホッケーテーブル効果」を生み出すことで、風船から漏れ出てCDの下を流れる空気が、装置を動かすための正味の力を生み出したとコヴィー氏は説明した。

「ニュートンの第三法則は、等しい力と反対の力に関するものです」と彼女は言う。 「つまり、空気が押し下げられると、床が押し上げられてその空気を保持し、それが動きを可能にするのです。」

2 人一組のチームが、装置の速度、加速度、正味の力、運動量を計算するために測定を行い、誰のホバークラフトがホールを一番遠くまで移動できるかを競いました。 学生たちは、気球内の質量、つまり空気の量を増減するなど、ホバークラフトを調整して、それがパフォーマンスにどのような影響を与えるかを確認することができました。

サプライズライドに参加する

数週間後、本当のテストがやって来ました。ミニ ホバークラフトからデータを記録して分析した後、新入生は文字通り自分のホバークラフトに乗り、質量が動きにどのような影響を与えるかを比較しました。

コヴィー氏は、合板、ラップ、ダクトテープ、葉吹き機を使ってホバークラフトの等身大バージョンを作りました（シーダースプリングス教育財団からの助成金のおかげで）。 しかし、コンセプトは同じでした。葉吹き機がプラスチックに押し込まれると、ホバークラフトが上昇し、生徒を床の上に運びました。

「（コヴィー氏が）実際に我々が乗れるホバークラフトを作るとは思ってもいなかった」とニッコー氏は語った。 「（クラスメートの）場合と同様に、彼は他の乗った人々よりも小柄で、はるかに速く進んだことがわかりました。つまり、質量が大きくなればなるほど、加速に時間がかかることがわかりました。」

「ただ木の上に乗って、横に落ち葉吹き機を置いて、部屋全体を漂っているだけです。 とても奇妙！'

クラスメートのコナー・ハンセンは、各ホバークラフトのサイズと質量に関連した移動距離に注目しました。 彼のミニ ホバークラフトは重量が軽く、廊下を進むのに必要な力も少なくて済みましたが、移動距離は 47 フィートでした。 比較すると、乗客として彼を乗せた実物大のホバークラフトは、はるかに強力な葉吹き機によって推進されましたが、部屋を横切って移動できるのはわずか8フィートでした。

コナー氏は、デバイスがその距離を移動するのにかかる時間にも注目しました。

「私たちは、それぞれを動かすのに必要な速度、加速度、力を計算しようとしているので、これらすべてを見つけるには質量、時間、距離が必要です」と彼は説明した。 「その後、すべてが少しずつ流れてきます。距離と時間から速度がわかり、速度から加速度がわかり、加速度から力が測定できます。」

間違いなく退屈ではない

コナーさんは、概念的物理学が学期のお気に入りの授業であり、手作りのホバークラフトに乗ったことがその理由の 1 つにすぎないと述べました。

「学習中に楽しくなければ、学習をやりたくなくなるし、時には学習をやり遂げるのが大変になることもあります」とコナーさんは言う。 「コヴィー先生は私たちを追い込んでくれますが、決して退屈なものは作りません。彼女は私たちにそれなりの量の仕事を与えてくれますが、楽しい先生なので、私たちが何をするのかいつも興味があります。」

コヴィーさんは、CSHS で自分の教室を持つまで 10 年間代理教師を務めていましたが、「机に座ることにうんざりしている多くの生徒たちと一緒に座っていました」と彼女は語った。 「（自分の教室で）それを変えたいと思っていたので、自分で変えようと思いました。」

それは、彼女の概念物理学の学生のために、ホバークラフトの研究室用の機器を構築してテストするために、夜や休日の一部さえも費やして、余分な努力をすることを意味しました。

しかし、ニッコーのような学生たちが、葉吹き機の横を滑空するという不条理を笑って笑っているのなら、それは成功だとコヴィー氏は言う。

「私の目標は、生徒たちに実際に遊んで楽しんでもらうことです。なぜなら、それが生徒たちが学んでいるときだからです」と彼女は言いました。 「その後、彼らが『なんてことだ、彼女は私たちにたくさんのことを教えてくれたのに、私たちは何も知らなかった』と言えば、それが私は大好きなのです。」