子供の夏休みの自由研究に - ペットボトルの中で浮き沈みする物体

子供の夏休みの自由研究にも使える、ペットボトルを使った簡単な工作です。密度、水圧など、理科の原理が学べます。科学技術館にあったものを真似てみました。



普通の状態

ペットボトルをぎゅっと握ると、中の「入れ物」が沈む。

■ 作り方
・必要なもの: 口の広いペットボトル、醤油入れ、水、小さいネジなど重い物、絵の具
・醤油入れに、絵の具で色を付けた水を入れます。その中に小さいネジなどの重い物を入れて、若干空気を入れて、しっかりとフタをします。少しだけ水に浮くように調整します。※これを「入れ物」と表現します。
・ペットボトルに沢山の水を入れて、その中に先ほどの「入れ物」を入れて、空気が入らないようにしっかりとフタをします。

■ 遊び方
ペットボトルの水の中に、水色の水が入った小さな「入れ物」があります。
普段「入れ物」はペットボトルの上の方に浮いていますが、ペットボトルをぎゅっと強く握ると「入れ物」はペットボトルの下の方に沈んでいきます。
ペットボトルから手を離すと、また「入れ物」は浮き始めます。

■ 原理
・水よりも密度が高いものは水に沈み、密度が低いものは水に浮きます。密度は大きさ(体積)あたりの重さです。
・「入れ物」には水とネジと空気が入っていて、全体で水よりも密度が低いので水に浮きます。
・ペットボトルを強く握ると、その力が水に伝わり、中の「入れ物」にもぎゅっとした力(水圧)がかかります。それにより、「入れ物」の中の空気縮んで、入れ物の大きさが少し小さくなります。「入れ物」全体の重さは変わらず、大きさだけが小さくなるので、密度が高くなるということです。
・ペットボトルをぎゅっと握ると、「入れ物」の密度が水よりも高くなるので、水に沈んでしまいます。
・ペットボトルから手を離すと、また「入れ物」の大きさが元に戻って密度が水よりも低くなるので、水に浮きます。

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