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2015年09月30日

 第34回勉強会、終了しました!

Sabaidee!
さばいでぃー!(ラオ語でこんにちは!)
Cafe & Bar Sabaidee店主です。

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9月27日(日)、第34回勉強会が無事終わりました。
今回は初の試みである、理科の実験をCafeで行いました。店主にとっては2年半ぶりに行う講義でもあるため、緊張しました。また、失敗は許されません。次の授業でやり直しますとか、次の授業までに調べておきますということは、できません。予備実験を前日に行い(前日かい!)、講義のイメトレに至っては5回も行ったという、気合の入り様。

今回参加してくださったお客さまは、大学の同級生と息子さん(5歳)、大学院の同級生とその家族(息子さんは6歳)、店をする前の勉強会からの常連さん(友人)二人。みんな身内かよっ?!
全員で7名様。実験をするには、ちょうどいい人数だったかもしれません。

実験のテーマは、大気圧。

普段気に留めることもない空気の力を知ろうというのが、今回の実験の目的です。
中学1年生の履修内容ですね。

まずは、力を感じやすい水圧の話から。底の深い大きな寸胴に水をはり、ビニール袋ごしに手を水の中に入れます。水圧によって、ビニール袋が手にぴったりと張り付くのが分かります。浅いところよりも深いところの方が、水圧も大きくなります。これは、子どもたち二人もすぐに分かったようです。

さて、水圧が生じるのは、水に重さがあるから。中学理科の範囲で話を進めさせてもらったので、「水の重みが深いところにあるものにのしかかってくる」という表現を使いました。あんまり難しい話をすると、子どもたちが混乱すると思ったのです。

それでは、深く潜ると水圧がどれくらいかかるのか。1p、1m、10m、100m、1000m、そして6500mと話を進めます。子どもたちがその力の大きさが分かりやすいようにと、水圧の単位も現在使われているPaではなく、昔の単位である、g重/p2、s重/p2を使いました。大人たちも、昔習ったこの単位の方がこの方がしっくりきたかもしれません。1p潜れば1gの重さが1p2の場所にのしかかってくる。紙を切って、1p2の正方形を用意しました。1gと言えば、1円玉。あれくらいなら、全く問題ないね。じゃあ、1m潜ると...100g重の力がかかります。100gの重さのものを用意しようとして、昨日あれこれさがしました。昔は、パカパカケータイが100gを切るのが一つの目安だったので、これ!と取り出せばよかったのですが、今やスマートフォンはそれよりも重くなっています。あれこれ探した結果、薬箱にあったワセリンが容器ごと量ると100gほどだったので、それを使いました。参加者のみんなに手にとってもらいます。「意外と軽いね〜。」子どもたちがいいます。

では、今度は10m潜ると...

さきほど見せた1p2の正方形に1s重の力がかかります。こちらは簡単です。ペットボトルに水を入れ、1sの重さにしました。「ああ〜、これは重い。」子どもたちの感想です。

世界で最も深く潜れる潜水艇「しんかい6500」。6500m潜ると、実に650s重の力がわずか1p2の面積に働いているのです。潜水艦も、あまりに深いところまで潜ってしまうと、水圧に耐えきれず沈没してしまうのです。

それでは、いよいよ大気圧の話です。水圧が水の重さによって生じるのであれば、大気圧は空気の重さによって生じるはずです。そもそも空気に重さはあるのでしょうか?

そこで質問です。「空気に重さがあることを証明するには、どうすればよいでしょうか?」

これには子どもたちだけでなく、大人たちも困ってしまったようです。
「え〜っとね、え〜っとね...まず瓶を2本用意して...それから、え〜っとね...」
「コーラを入れる!」

おいおい。キミがコーラを飲みたいだけなんだね。

ボトルの重さを量り、そこに空気を入れてもう一度重さを量る。増えた分だけが入れた空気の重さという意見も出ましたが、ここには空気の重さまで量れるような精確な秤なんてありません。せいぜい1g単位表示の電子スケールがあるくらいです。

実は、店主も空気の重さがあることをどうやって皆さんに分かってもらえるか少し考えました。自分が考えた分、みんなにも悩んでもらおうと、出題してみたのです。意地悪ですね。

「2つ」「風船」「シーソー」子どもたちがポンポンと出すアイデアから、この3つのキーワードを拾いました。

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そうです。風船を天秤にかけ、釣り合わせます。片方の風船に空気を入れます。

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この後、空気の入った風船の方が下がれば、空気に重さがあることが証明されます。

結果は...

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はい、この通り。あ!手で風船を下げているのではありません。

さて、このように空気に重さがあることから、大気圧というものが生じます。世界一高い山エベレスト山。その高さは8848m。しかしそれよりも高い10000m上空からのしかかっている空気の重さ。それによって私たちは大気圧の影響を受けています。(空気の層についても、解釈によって1000q、100qなどいろいろ定義できるのですが、今回は中学理科の教科書にも載っている10qで説明しました。)その力は、1p2の面積におよそ1s重の大きさ。それでは、その大気圧を実際に見てみましょう。

有名な実験です。

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水を満たしたコップに蓋をし、逆さまにした後、手を離します。
すると...

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なんと!コップの水は落ちません。
店主が変顔しているのは、演技です。場面を盛り上げるために、驚きを表現しているだけです。時に講師は、役者でもあるのです。
この時、水には表面張力が働いていて、できるだけ小さくなろうとしています。無重力空間で水が球体になるのは、表面張力が働いているからです。しかし、ここは地球上です。もちろん重力が働いているので、水には下方向の力が働いています。水が落ちないでいるのは、大気圧が働いているからです。コップを上から、側面から押しつける大気圧だけでなく、蓋を下から上に向けて押しつける大気圧も働いています。蓋を下から上に押しつける大気圧が、水に働く重力の大きさよりも勝っているので、こうして水は落ちないでいるのです。

それでは、もう少し遊んでみましょう。

コップの中の水に、おもりを入れたらどうなるでしょうか?
なにかいいものはないかなと考えた結果、石でできたすりこぎを入れてみました。まずはどれだけの重さがあるか、みんなの手に載せてもらいます。「重いねえ〜。」実際に重さを量ったら、342gでした。もちろん、水の中で浮力が働くので、下向きの力はそのまま342g重というわけではありませんが。

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この結果は...
ぜひご家庭でも試してみてください。ポイントは、コップの中に空気を入れないことです。

それでは、最後に大気圧がいかにすごいやつかを確かめる実験をしましょう。

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空き缶に少量の水を入れ、沸騰させます。口から湯気が出たのを確認して、30秒ほど待ちます。この後、空き缶を逆さまにして、水の中につけます。すると...

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大気圧によって、空き缶は潰れました。
空き缶がつぶれる理由、実験の考察について関心のある方は、店主にお尋ねください。
それにしても店主の演技、アカデミー賞ものですね。次のお店のPVは、監督兼主演で作りますか。ジャッキーチェンやチャウシンチ―のように。

理Cafe第1弾、子どもも大人も楽しんでいただけたようです。
ご参加いただいたみなさま、ありがとうございました。

次回、第35回勉強会は10月18日(日)開催予定です。ハローウィンイベントにちなんで、御題は「妖怪変化」です。詳細は近日お知らせいたします。お楽しみに!

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posted by sabaidee at 17:49 | 大阪 ☁ | Comment(1) | Events | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする