子供向け簡単な物理学実験6選

物理学は、物質、エネルギー、運動、力などを扱う自然科学です。 物理学を学ぶ目的は、私たちの世界、ひいては宇宙がどのように機能しているかを理解することです。 ここでは、密度、重力、電気、圧力について調べる、子ども向けの超簡単な科学実験を6つ紹介します。 卵、水、食用色素、オレンジ、くし、スパゲッティまで！

水の密度を変える

冬に湖が凍るのを見たことがありますか？ 気温が下がると、上には一面の氷ができますが、その氷の層の下には、まだ湖が残っています。 これはなぜ起こるのでしょうか、またなぜだと思いますか？ 次の実験で、これらの疑問に取り組みます。 温度が水に与える影響を詳しく調べ、温度の異なる水を混ぜてみるとどうなるかを見ていきます。

必要なもの：

• 瓶や計量カップなどの容器2つ
• 水
• 着色料

やり方

1． 容器に約4カップの水を入れます。 青の食用色素を2～3滴加え、よく混ぜます。 冷蔵庫で一晩冷やします。

2. 約1カップの水を蒸し器か沸騰直前まで加熱します。 黄色の食用色素を2～3滴加え、よく混ぜます。

3.お湯の中に、冷水を1/4カップほどゆっくり注ぎます。 このとき、容器の側面に沿ってゆっくりと注ぐと、混ざり合いが少なくなります。 2つの層ができるのが見えるはずです。

What’s happening?

水の温度を変えると、その密度に影響があります。 水が温められると、その分子が振動して動き回ります。 そのため、分子と分子の間の空間が大きくなり、密度が低くなります。 水が冷えると、その分子は速度を落とし、互いに接近します。 このため、水の密度が高くなります。 実験の冷えた水は、温めた水より密度が高いので、底に沈んでいきました。 緑色になったのは、途中でお湯に触れて冷やされ、沈んだからです。

自然界では、この現象は “ターンオーバー “と呼ばれています。 冷たい水が沈み、温かい水が上がることで、湖の層が混ざり合い、酸素などの栄養分が全体に行き渡るのです。 では、なぜ湖は底面から固まらないのでしょうか？ 水の密度は氷点下まで上昇し続けますが、その後再び密度が変化します。 氷は液体の水よりはるかに密度が低いので、凍った水は上部に上がっていきます。 氷は湖の表面に層を形成しますが、湖の下は液体のままなので、植物や動物が冬を生き延びることができます。

オレンジを沈めるか泳がせるか

物が浮くかどうかを推測するとき、その物の密度を考慮するのが便利です。 密度は単位体積あたりの質量として定義され、質量と体積の比率が高い物体は密度が高くなります。 3995>

水より密度が低いので、皮をむいていないオレンジは浮きます。 オレンジの皮をむいて質量を減らしても、ほとんど影響がないのは当然でしょう。 しかし、実際はその逆です。

必要なもの：

• 瓶などの広口の容器
• オレンジ
• 水

方法

1.オレンジの皮を剥く。 3995>

2. 皮をむいたオレンジをそっと水の中に入れます。 何が起こるか観察してください。 3995>

3. オレンジを瓶から取り出し、皮をむく。

4. むいたオレンジを瓶の中に戻す。

What’s happening?

オレンジの皮をむくと、質量が減って軽くなるので、よりよく浮くように思えるかもしれません。 しかし、実際には、オレンジの皮をむくと沈むのです。 これは、密度の性質を考えるまでは非論理的なことのように思えます。 オレンジの皮は非常に多孔質で、小さな穴がたくさん開いています。 この穴は本来、小さな空気の泡です。 この気泡は空っぽの空間、つまり質量のないポケットで、全体の密度を計算するとき、最終的な結果を減少させる役割を果たします。 皮を剥くと、エアポケットが取り除かれます。 すると、単位体積あたりの質量が増えるので、オレンジの密度は高くなります。 オレンジは水より密度が高くなりました。 したがって、沈むのです。

How to Use Gravity to Tell if an Eggs is Cooked

「重力」とは、私たちを地球に向かって引き寄せる力で、物を投げ上げたり、遠くから落としたりすると地面に落ちるようにする役割を担っているのだそうです。 物体の重さが集中する点を「重心」または「質量中心」と呼びます。 重心が安定していると、コマを回したり、綱渡りのように細いワイヤーの上でバランスを取ったりすることが可能になる。 この現象を利用して、卵を割らなくても、卵に火が通っているかどうかを判断することができます！

必要なもの：

• 卵2個
• 小鍋1個
• ゆでる水

方法

1. 卵1つを固ゆでにします。 *注意：この部分は大人の監視が必要です。 卵を固ゆでにする方法はいくつかありますが、この実験では、卵がしっかりと固ゆでにされていることを確認したいと思います。

2. 卵の水を切り、冷水で洗います。 卵は冷蔵庫で1時間以上寝かせます。 このとき、温度を見ただけではどちらの卵が焼けたかわからないようにします。

3. 冷蔵庫から、焼いた卵と生卵を取り出します。 カウンターやきれいな面の上で、卵を1つずつ回転させます。 それぞれの卵の動きの違いに注目してください。 片方の卵はスムーズに回転し、もう片方はグラグラして回転しにくいです。

What’s happening? 生卵を回転させようとすると、中身が移動してしまいます。 そのため、卵の重心は常に変化しています。 重心が安定しないので、コマのように滑らかに回転せず、ふらふらと動いてしまうのです。 一方、ゆでたまごは、中がしっかりとしています。 重心は変わりません。

スパゲティ・ブリッジのテスト

建築において重要な決定の1つは、建築材料の選択である。 その組成によって、異なる材料は異なる負荷に耐えることができます。 ミニチュア橋を作り、その重量を支える能力をテストすることで、この概念を調べることができます。 また、スパゲッティの束を使って、特定の建築材料の構造構成が圧力に耐える能力にどのような影響を及ぼすかを調べます。

必要なもの：

• スパゲッティ
• クリップまたはS字フック
• 小さな紙コップ
• コイン数枚

方法

1.スパゲッティを茹でます。 スパゲッティが橋になるように、2つの瓶や箱の間に1本の茹でないスパゲッティを置きます。

2. ペーパークリップを曲げてS字フック（または単にS字フックを使用）にして、紙コップに穴を開けます。 フックに紙コップを吊るし、フックと紙コップをスパゲッティ・ブリッジに注意深く吊るします。 コップにコインを1枚ずつ入れていきます。 スパゲッティが壊れるまでに何枚コインを入れられるか記録します。

4. もう一度実験をしますが、今度はスパゲッティを2本使って橋をかけます。 今度は2本のスパゲッティで橋を作り、壊れるまでに何枚のコインを入れられるか。 スパゲッティの本数を増やして実験を繰り返す。 スパゲッティの本数を増やすと、橋にコインを乗せることができるようになりますが、どうなるでしょうか。 しかし、スパゲティの束を追加すると、圧力は束に分散されるので、それぞれにかかる総圧力は低くなります。 この原理を利用した建築資材の例として、合板があります。 合板は、木の単板の薄い板を何枚も接着してできています。

櫛の「磁石」の作り方

みなさんは、静電気を経験したことがあると思います。 ドアノブに手を伸ばしたときに感じる小さな衝撃、髪をとかしたときの髪の立ち上がり、帽子が髪にくっつくこと、これらはすべて静電気の一例です。 櫛に電荷を発生させ、その電荷がどのように働くかを調べます。 実験が終わるころには、静電気について、なぜそのような振る舞いをするのか、日常生活でその影響を最小限に抑えるにはどうしたらよいのか、より深く理解できるようになるでしょう。 ティッシュが2枚重ねの場合は、2枚を分けて1枚だけ使用します。 ハサミでティッシュを4分の1にカットします。 1枚は卓上に平らに置いておきます。

2. コームで髪を数回（最低12回）、連続してとかします。 この方法は、清潔で乾いた髪に最適で、櫛の細い部分、または歯が密集している端の部分が最も効果的です。

3. 櫛を髪に通した後すぐに、櫛をティッシュの端に当てます。 ティッシュを近づけると同時に、ティッシュが盛り上がってくれば、うまくいったことになります。 3995>

何が起こっているのでしょう？

静電気は、「電子」という負の電荷を帯びた粒子が物体に移動して蓄積されるときに発生します。 今回の実験では、その対象が櫛でした。 電子が髪から櫛に「飛び移った」ことで、櫛は一時的にマイナスに帯電しています。

乾燥した環境は静電気の蓄積をより助長するので、冬になると静電気が多く発生する傾向があるのはそのためです。 これは、水が優れた導電体であるためです。 水分があると、表面に自然に蓄積された静電気が、空気中に浮遊する水粒子に吸収されることがあります。

卵を水に浮かせる

何でも水に浮くというわけではありません。 例えば、卵は水の入った容器に入れると底に沈みます。 一方、ピンポン玉は浮きます。 なぜこのようなことが起こるのでしょうか。 浮いたり沈んだりするのはなぜでしょう？ 答えは、「密度」です。 水より密度の高いものは沈みます。 3995＞＜4979＞次の実験では、密度の効果を実際に観察することができます。 水の密度を変えることで、卵の浮く力を変えることができます。

必要なもの：

• 瓶などの透明な容器
• 卵（注意：ゆで卵である必要はありませんが、小さな子供にはゆで卵を扱った方が緊張しないかもしれません）

  水中に卵を浮かべてみる。)

• 水
• 塩

作り方

1. 空の容器に1カップの水、または容器が半分になり、卵が完全に浸かる程度の水を入れます。 卵をそっと水の中に入れ、何が起こるか観察します。

2.卵を取り出します。 容器の中の水に大さじ6杯の塩を加えて混ぜ合わせます。

3.卵を取り出し、真水で洗います。 塩水を邪魔しないようにゆっくりと、容器に1カップのきれいな水を加えます。 塩水の上に真水を重ねることが目的であり、2つの層が混ざり合うことはありません。

What’s happening?

卵は水より密度が高いので、浮きません。 ところが、水に塩を加えると、密度が変わります。 水が卵より密度が高くなるようにしたのです。 そのため、卵は浮くことができたのです。 さらに、塩水の上に真水をかぶせました。

一つ強調したいのは、浮くためには物体の重さが水より軽くなくてもよく、密度が低ければよいということです。 つまり、質量に対して、より多くの空洞を持たなければならないのです。 船が大きくて重いのに浮くのはこのためで、ピンポン玉は浮きますが、卵は浮かないのもこのためです

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