水風船の破裂の写真から何がわかるか

水風船の破裂の瞬間を捉えようと、科学写真チームが夢中です。


今日は、この画像です。


まず、ガスガンから発射されたBB弾が、水風船に当たった瞬間の画像です。


sizeretouchDSC_7545.jpg


おそらく、弾が風船の表面のゴム膜に命中した数万分の1秒後のようすだと
おもわれます。


これまでたくさんこの手の写真をチームで撮りためていますが、
なぜかゴム膜は横に裂けることなく、必ず縦に裂けます。

水を満たして縦に垂れ下がった風船ですから、穴があいたらそこから
横に裂け目が入ると考えるのが普通ですね。

ところがなぜか縦に裂けるのです。どうしてなんでしょう。


水風船の膨らませる前の元のかたちは、縦長です。

したがって、縦には伸びる余裕があるのですが、横には余裕があまり
ありません。

つまり、縦方向にはゆるゆるで、横方向にはパンパンの状態と考えることが
できます。

このことから、裂け目が入ったとたんに、先に横方向に引っ張られてしまい、
縦に裂け目が入ると考えるのが合理的だとおもわれます。

これが、写真チームの総意で得た仮説です。




次の写真からは、いろいろな情報が得られます。


sizeretouchDSC_7548.jpg


まず、BB弾が穴をあけた瞬間はその穴から水が吹き出します。
これは前の写真から明らかです。

その数万分の1秒後にはぽっかり穴があきます。

その後、ゴム膜は縦に入った裂け目から両側に引っ張られ、この写真では
ちょうど半分ほど裏側に回っています。

つまり、前半分は水がむきだしで、後半分はまだゴムの皮を
かぶっているという状態ですね。

そして、この瞬間でも、水は重力方向に落ちようとしていません。

これが慣性っていうやつですね。


ただし、ゴムの皮がはじけた部分、つまりこちら側に見える部分では、
早くも水がはじけ始めています。

ストロボの閃光の時間は 1/25000 秒です。

そのわずかな露光時間でも、水しぶきはぶれています。

つまり、それよりも速いスピードでしぶきは跳ねているということに
なります。


慣性によってほとんど動いていない水の塊がある一方で、数万分の1秒の
スピードで裂けているゴム膜と、飛び散っている水しぶき。


飛び散る水しぶきに比べれば、まったくスピードの遅いBB弾。


また、BB弾が当たるとゴム膜は縦にさけるのに、水の塊はぽっかりと
丸く穴をあける不思議さ。


いやー、おもしろいですねえ。



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水風船の破裂の画像、最新作

水風船の破裂の瞬間を撮った写真の最新作をお届けします。

これは、中・高校生3人による共同作品であり、わたしはこの場には
立ち合ってはいましたが、手出しはまったくしていません。

まさに、彼らの作品です。


これまでの作品とはやや趣を変え、ストロボをバックに置きました。
こうすることで、水シブキを真っ白くはっきりと細かく描写することに
成功しています。

ただし、風船が逆光になりますので、斜め前からも弱くストロボを当てて
います。これは、メインのストロボの発光を受けて、サブをリモートで発光
させるように細工しています。


昨日はおもしろい作品ができました。



sizeretouchDSC_7535.jpg


風船が裂け、その破片がちょうどよだれかけのように見えますね。

この破片は、手前に飛んできました。


おそらく、裂け目が縦横に入り、その裂け目が偶然に台形につながり、
うまくその台形のままにゴムの皮が切り取られたのでしょう。


おもしろいものですねえ。



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水風船の破裂の撮影現場

しつこく、水風船の破裂の瞬間の画像を載せてきましたので、
ぼつぼつ撮影現場のようすをお見せしようとおもいます。


これまでにも何回か書いていますが、基本的には音センサースイッチを使って
ストロボを発光させています。

カメラのシャッタースピードは1秒に設定します。

この1秒の間にガスガンを発射させ、風船を射抜きます。

二人が息が合わないと難しいですね。


ガンの発射音で音センサースイッチが反応します。

具体的には、二つの接点が閉じて回路がつながるのです。
まあ、早い話がショートさせるのです。

この接点は、X接点といって、ストロボのスイッチになるのです。

新しい機種のストロボではX接点はあいにく付いていません。
しかし、ストロボの設置台にX接点を持つものを捨てずに置いて
いたので、この上に新しい機種のストロボをおけば、X接点を
利用してショートさせることができます。

これがひじょうに重宝しています。
こんなことがあるので、なかなかジャンク品を捨てられない性格が
直りません。


音スイッチのしくみとストロボの発光のしくみを知っていれば、ふたつを
つなげて考えることで自ずと目的に合った動作が可能になったのです。


あまり裏方のようすはお見せしたくないのですが、時々質問があるので
明かしておきましょう。


セットのようすは、こんな感じです。



lettersizeretouchIMG_5022.jpg



lettersizeretouchIMG_5025.jpg



子どもたちが黒っぽい服装で来ているのがおわかりでしょう。

こういう撮影では、自分の服が白っぽいと乱反射で画像に影響を
およぼすことがよくあります。

それを理解していますので、黒装束で臨んでいるのです。

かなり彼らも写真家の意識?を持っているとおもわれます。



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水風船の破裂の瞬間を撮る

以前載せた写真と同じような画像になりますが、先週の土曜に中・高校生と
いっしょに撮った画像をご披露します。


sizeretouchDSC_7369.jpg

上の写真は、カメラの真上から撃ったときの画像で、オレンジ色の弾が
見えますね。

ピントは厳密に合わせたのですが水しぶきが流れています。
これは、ピンぼけではなく、水しぶきが飛ぶスピードが速すぎて
ブレているのです。

ストロボの発光は、わずか1/25000秒です。
これでもブレるということは、とてつもないスピードで水しぶきが
四方に散っているということですね。



sizeretouchDSC_7373.jpg


上の写真は、弾が風船に当たってまだ間がなく、風船全体が裂ける途中の
状態です。

弾は風船に穴を空け、その後沈みつつあります。
実はこの日はガスが不足し、弾の威力がなかったのです。

ともあれ、風船を割ることには成功しました。縦に裂けていますね。



次の写真は、さらに時間が経った時の画像です。
弾はどこにあるかよくわかりませんが、まだ風船の水の中にいるのは
間違いありません。

風船に当たって時間がそれほど経過していませんので、突き抜けて行ったとは
考えにくいのです。


sizeretouchDSC_7375.jpg


ゴムの皮が相当大きく裂けていますが、水はまだ空中にとどまっていてほとんど
落ちていません。

これを慣性といいますが、こんな画像を見ると、慣性ってかなり大きな作用だって
ことをしみじみと感じます。


日頃見えない物を、いろいろな機材や工夫で見えるようにすることで、いろいろと
楽しく、興味深いことがわかることにみんなでワクワクしています。


人類の探究の歴史も、結局はワクワク感の積み重ねで進んできたのでしょうね。


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水風船の破裂の瞬間を撮る おまけ

バルーンアートに使われる細長い風船があったので、
最後に一発だけ撃ってみました。

パンパンになるまで水を入れると、部屋が水浸しになりそう
でしたので、ほどほどに入れています。

このバルーンは、つり下げずに、真ん中で折ってバーにひっかけています。


その状態で撃った直後の状態が、次の画像です。



sizeretouchDSC_6623.jpg


なんと、これまでの水風船とはようすが違い、なんとまん丸の
穴があきました。

そして、風船は裂けることなく、その穴から水が一筋、こちらに向かって
ピューと吹き出してきたのでした。

なんとか小僧のなんとかのような感じでしたね。


縦に裂けて水がこれまで以上に飛び散るのではないかという緊張感のあと、
急なオチが入り、みんな大笑いでした。


こうなると、パンパンに張ったバルーンでやってみたくなるのですが、
時間切れでここまででした。

また、科学写真チームのメンバーが今週の土曜日も挑戦しますので、
ご期待ください。

ひとまず、水風船シリーズを一段楽したいとおもいます。


飽きもせずご覧いただいた方にお礼を申し上げたいとおもいます。



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時々、ビッグスクーターにまたがって、中・四国の自然にひたりに出かけます。
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