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【自由研究】空気の力で水を止める!?

    03_自由研究,理科
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8月3日に行う「東ハリマくらし学校　「タック先生」と実験工作しよう！　自由研究のヒント」
【「空気」のちから】では、「不思議なペットボトル1(水が流れたり止まったり!?)」と
「不思議なペットボトル2（水がこぼれない!?）」をつくります。

 

どちらも「空気」の力を使ったペットボトル工作です。
どうしてこうなるのか、見ていきましょう。

【「空気」の"底"に住む私たち】


私たちの周りには、「空気」があります。
この「空気」、上はどこまであるのでしょう？

気象庁さんの説明では、上空15㎞くらいまでに空気の90%がある、となっています。

なので、15㎞だとしましょう。
私たちの頭の上には、15㎞にわたる「空気」があるわけです。
言い換えれば、私たちは、深さ15㎞の「空気」の海の一番底に住んでいる、ということです。

海の底に住む生き物を、「深海生物」と言いますが、私たちも「深"空気"生物」というわけです。






深海生物は、水の重さ（圧力）に耐えられるように出来ています。
私たちも、空気の重さ（圧力）に耐えられるように出来ているのです。

では、私たちにはどれほどの重さ（圧力）がかかっているのでしょうか。
この重さを「大気圧」と言いますが、1㎠（平方ｾﾝﾁﾒｰﾄﾙ）あたり、約1kgの重さです。
1㎡(平方ﾒｰﾄﾙ)で考えると、なんと約10t(トン)の重さがかかっています。

【不思議なペットボトル1(水が流れたり止まったり!?)】


ペットボトルに1つだけ穴を開け、口を開けたり閉めたりすると、水が出たり止まったりします。


これは、穴が小さく、上から空気が入らなければ、空気が穴から出ようとする水をおさえ、水を止めてしまう、という現象です。
フタをゆるめると、上から空気が入って、水を押し出すので、穴から水が出てきます。

穴の数を増やすとどうなるでしょうか。


上下2つにすると、上の穴から空気が入るようになり、水が流れ続けてしまいます。
しかし、横2つにすると、さっきと同じように、フタの開け閉めで水が出たりとまったりします。

では4つにすると…


穴を横長に開けたり、大きさを変えたり、様々な実験が考えられますね。
家で行う場合は、お風呂場で実験するのが、楽しいかもしれません。

【不思議なペットボトル2(水がこぼれない!?)】


次に作るのは、こんなペットボトル工作です。


ペットボトルの横から、容器が飛び出しています。
ペットボトルには水が入っているのに、容器から水がこぼれません。

これも先程と同じく、空気がフタの役割をしてくれているのです。

私は、この仕組みを使った水槽を、シンガポールの水族館で見たことがあります。
大きな水槽から、お椀型の「口」が飛び出していて、手を入れて魚に触ることが出来るのです！
（写真を探したのですが見つからず...）

これを再現したくて、作ってみました。

フタを開けると、一気に水があふれだしてきます。
この現象も面白いですよ。

【自由研究のヒント】


今回、「大気圧」の力を使った自由研究について紹介しました。
自分なりの工夫もしながら、工作すると楽しいと思います。

せっかくやるからには、楽しみながら出来るのが一番だと思います。

自分で作った工作、自分の撮った写真を提出するだけでも良いですが、
あわせて、図や絵や表を使って「整理する」「まとめる」「自分の意見を書く」という形にすると、より良い自由研究になるでしょう。
楽しみながら仕上げれば、見ている方も楽しい気分になれる、そんな自由研究が出来ると思います。

頑張ってチャレンジしてみてください！

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