やってみなくちゃわからない!ホソノ

これまでの大科学実験

実験45「水中浮沈大実験」

袋を使って、沈んだ宝箱を引き上げる大実験に挑戦!

コラム今回の実験 「水中浮沈大実験」

広口ビンのゴムのフタを押したり戻したりするだけで、水の中の試験管が浮いたり沈んだり。不思議ですよね。

実験10「象の重さは?」にも書きましたが、水面の下に何かが沈んでいると、そのかさ(体積)の分、水が押しやられます。押しやられた水が元に戻ろうとする力が、物が浮く力となります。「かさの分」というのがポイント。もう1つのポイントは、空気は押すと縮んでかさが減りますが、水は押されてもほとんどかさは減りません。フタを押すとその分、ビンの上の方にある空気は縮みますが、元に戻ろうとする力で水を押し下げます。水はほとんど縮まないので、その力はそのまま試験管の中に入った空気に伝わります。空気は縮んでかさが減りますから、減った分、浮力が小さくなって沈みます。

プールを使った大実験の方は、これよりはちょっと単純になります。直接、袋を押してかさを減らそうというのですから。

大実験では、押しつぶして水深3mまで沈めるのに成功した袋が、今度は手を離しても浮かばなくなることがありました。映像を見ると、手を離しても袋は縮んだままで元に戻っていません。これでは浮かびません。なぜ、袋は元に戻らなかったのでしょう?

これは水圧によると思われます。水圧は、まわりの水から押される力。深ければ深いほど強い力で押されます。実験23「水深10000m!?」の冒頭では、ふくらませた風船を水に沈めていくと深くなるにつれて小さくなる様子を見せていました。今回のプールの実験でも、袋の中の縮められた空気が元に戻ろうとする力よりも、まわりの水から押される力の方が大きくなってしまい、元に戻れなくなってしまったのです。

番組の最初でやっていたゴムのフタと試験管を使った実験は、家庭でもできます。お弁当の中によく入っている魚の形をしたしょうゆ入れとペットボトルを使うことが多いようです。インターネットで「浮沈子」で検索すると参考になるページがいっぱい出てきますよ。

バリエーションとして、温度を変えるのもあります。前回の実験44「熱で動く鉄」は温めた空気が膨らむ力を利用していますが、逆に冷えると縮みます。お風呂のお湯などで実験を始め、ちょうどぎりぎりで浮いた状態にしたまま放っておくと、お湯が冷めるにしたがって、浮きの空気も冷えてかさが減り、沈んでいきます。いろいろ、試してみてくださいね!

詫摩雅子/日本科学未来館

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