空気砲 (科学教材)
空気砲(くうきほう)とは、比較的狭い開口部から急激に空気が押し出されるときにドーナツ状の渦輪ができるが、これを人為的に発生させて観察するための装置である。日本では、米村でんじろうが都立高校の教師時代に簡易にできる手法を開発し、学校の授業や科学館のサイエンスショーで理科実験の材料の一つとして扱い、この名前が広まった。身近にある材料で比較的簡単につくることができ、また応用実験を幅広く試すことがるため、学校の自由研究テーマとして扱われることも多い。一方で、空気砲で簡単につくることができる渦輪は、ソリトンの一種で流体力学の研究対象にもなる奥行きを持つものである。
空気砲の穴の形状を円ではなく、三角形や四角形、星形などの形状で穴を開け、渦輪を発生させる。このとき、穴の形状およびサイズにより渦輪の形状は周期的に変化することを観察できる。
日本では米村でんじろうが科学技術館などでのサイエンスショーやテレビ番組などで空気砲を披露し広まった。もともと米村が都立高校教師時代に、アメリカへの視察でたまたま見かけた渦輪生成のデモンストレーションに興味をもったのがはじまりであった。日本へ帰国後、試行錯誤の末に、密閉した段ボール箱の一面に穴を空けその中に煙を充填した後、箱の側面を叩くと渦輪を発生、観察できることを見つけた。米村はこれを高校の授業やガリレオ工房で披露した。
米村は、最初のころは渦輪の英名である「ボルティックス・リング」や「エア・バズーカ」と呼んでいた。しかし、それでは今ひとつ伝わっていないと考え、「流体力学の渦輪の観察に遊びの要素を加え、ドラえもんのひみつ道具にあった空気砲と呼ぶようになった」と米村は回顧している。