• 教材や実験の開発情報

ペットボトルを用いて竜巻観察器をつくりました。水を入れうまく回転させると見事な渦が観察できるというものです。

「動画1」2本をつなぎ合わせたタイプ

水を回転させて力づくで渦をつくりますと、ボトルAからキャップの穴に向かって見事な渦が立ち上がります。洗剤の泡が中央部分に集まって下方に向かいV字をつくり、外側の水の動きよりも速いことがわかります。また、ボトルの中身は水ですが、ニュース映像などでたまに見かける竜巻や海峡の渦潮の動きにそっくりです。

「動画2」1本で洗剤を使用したタイプ

なお、トルネードとは気象現象である巨大な渦巻き(竜巻)のことを指しますが、雷雲から空気が下向きに流れ落ちるという点では、このペットボトル工作の水の動きと共通点があります。実際のトルネードはすさまじい破壊力を持ち、時に家屋や車なども吹き飛ばすこともあります。


「解 説」

1.水と空気が入れ替わる:2本のボトルを用いての実験ですが、水が下のペットボトルに移動するというよりも水と空気が入れ替わるという表現の方が正確です。キャップの穴が小さいうちは、水の表面張力の影響が大きくて、界面の安定が保たれます。しかし、一定以上の穴になると水の重量の影響が大きくなり、界面を破壊することで水が流れ込んでいきます。ただ、ボトルは密閉されていますから、一定量の水が流れ落ちると、今度は逆に上のボトルの内圧が下がって水の流れ落ちを抑え込むようになって、いきなり全部の水は落ちるわけではありません。界面の破壊と水の落ち込みとその抑制が周期的に起こるところが観察していても興味をひくところです。

2.ペットボトル工作:この実験で用いているペットボトルは、軽くて丈夫、落としても割れず、キャップを閉めれば気密性も保てるという、簡単実験においては極めて有用な材料です。この便利な材料であるペットボトルの成分は、ポリエチレンテレフタラート(polyethylene terephthalate)という物質で、テレフタル酸とエチレングリコールが脱水縮合して連なるポリエステルです。名称を略したPETという呼び名が一般に根付くようになりました。

◇サブタイトル:トルネード知らねえーど
◇キーワード:PET 表面張力 流体 回転


◇このブログで発信する情報は、取扱いに注意を要する内容を含んでおり、実験材料・操作、解説の一部を非公開にしてあります。操作に一定のスキル・環境を要しますので、記事や映像を見ただけで実験を行うことは絶対(!)にしないで下さい。詳細は、次の3書(管理者の単著作物)でも扱っているものが多いので参考にして下さい。




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