スマートフォンのハイスピードカメラを活用した雨滴の半径と終端速度の関係を捉えるモデル実験

抄録

将来理科教員を目指す教育学部の理科専攻で実施する実験項目として，教室内で容易に実施可能であり，雨滴の大きさと終端速度の関係を見いだすことができる実験を開発した。雨滴のモデルとして異なる半径の発泡スチロール球を用いるとともに，その落下速度の測定にスマートフォンのハイスピードカメラ機能を活用することで，終端速度の理論値と測定値が概ね一致し（相対誤差3.7％），終端速度が半径の平方根に比例する関係を得ることができた。開発した実験の有用性を検証するために大学生を対象とした試行実践を行い，実践前後で終端速度についての理解度の変容を捉えた結果，本実験によって終端速度の理解が高まることが示唆された。