【追記あり×2】ミニミニ風車をまわそう!キーワードは対流!

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こんにちは、みなさん。    おもしろ!ふしぎ?実験隊です。
2016年9月12日、いつもの東児童館で、『ミニミニ風車を回そう!』という実験をしてきたので、そのご報告です。
いつものIさんと、エキスポのKさんも来てくださいました~。
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こんな感じ~。
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実は、この実験、数年前の1年間ほど、茨城県の事業『おもしろ理科先生』で、一つのテーマとしてやっていました。
親子での実験教室は、親子の触れ合いも多く、また、考えさせ、自分でくふうして風車が動くという事が、よい感じの実験だったのですが、準備が大変だったので、やめていました。その時の名残の、大きなテーマを書いてもらったものがあったので、今回貼っておきましたよ。
で、そのテーマの下にあるのがこちら
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上記の、
・お日様パワー・ハンドパワー・あったかコーヒー・カイロ
で、下の様なミニミニ風車を回すのです。
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といっても、実は、上のようにセットしただけで、今回は、回るような工作になっているんですけどね。
上の画像は、クリップの黒い部分に、太陽光(お日様パワー)が当たり、さらに、クリップが三角柱(筒)のようになっているので、そのまま空気が効率よく上に上がり、風車が回るという事です。
こんな感じです。
癒されますね~。
右のアクアリウムですが、この後アップしますが、ミニミニアクアリウムとしてお友だちと楽しんでみました。
(株)リーゾさんのご協力です。
PCの作業で疲れた時には、こんな感じはいかがでしょう。
 
さらに、下の画像のように、枠をはめると、空気の流れを上にあげるという効率は、よくなりますね。
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イメージ的には、こんな感じです。
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窓辺に置くと、ずっと回っていますよ。
DSC_1244.JPG
ちなみに、上の画像の、右の黒い枠と白い枠、どちらもパンチで穴を開けているので、下から空気が入ってきて、よい対流が生まれるのです。
後の実験でもやるのですが、黒いほうが、光のエネルギーを多く吸収するので、黒い枠のほうが風車はよく回るのではと思ったのですが、そうでもないようです。
たぶん、白い紙は、トレーシングペーパーで、ある程度光を通し、うまいこと、黒いクリップにも光が当たっています。
黒い紙のほうは、クリップまで光が行かないので、その分効率が悪いんじゃないかな?と思います。しばらく時間を置いたら、回るかなと思ったのですが、対流の起こり方は、左の白い紙のほうが良いようです。
ってことで、風車に使った材料は、こんなもの。
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風車を支える軸は、まち針を使っています。危ないので、細心の注意をするようにお友だちには伝え、お持ち帰りには、上からスポンジを取れないようにくっ付け、紙コップに入れて、帰ってもらいました。
風車は、惣菜入れを丸く切り取って、はさみを入れ羽にしました。
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はねの真ん中は、スナップです。
ただし、いま売ってあるスナップは、真ん中(でべそみたいなとこ)に、穴が開いています。そうすると、そこから軸の針が抜け出るので、使えません。右のようなスナップ(古い?)でないとこの実験は難しいです。穴に、半田を着けたり、紙を貼ったりしたのですが、いまいちでした。
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なぜ、穴が開いているかは、検索すると出て来るようですので、興味がある方は、検索してみてください。
KUBOさんは、最初空気を抜いて、とめやすくする為かな?と思ったのですが、どうも、作る工程でできるとか、スナップをきちんと中心に置くためとか、そういった理由のほうがあたりのような気がしています。
それと、枠に使った、透明なフィルムは、クリアフィルムとか、クリアポケットという名前で売ってあるものです。
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ただしこれも、いろいろあって、静電気防止してあるものやしてないものや...
購入してみないとわからないのですが、ものによっては、羽がピタッと止まっちゃって、まったく動かないものもあります。今回、羽をトレーシングペーパー(紙)でもやったのですが、それも、静電気で動かなくなるものがありました。
よくペットボトルをカットしてやっている例もあるようですが、それも、自分でやってみないとわからないと思います。
それと、先に書いた、昔やっていた実験教室では、針は危ないと思っていたので、下の画像の箒の黒い1本1本を軸としてやっていました。
P1250394.JPG
また羽は、惣菜容器を切り取って、まん中に、太いボールペンで穴ぼこを開けていました。
枠はパンチとかせず、切込みを入れていました。
箒の1本1本や、ボールペンでの穴では、やはり、スムーズな動きにならず、回転するまでのパワーを作り出すことができず、止まってしまうことがありました。
この実験は、鉛筆の芯で行うものもあります。
検索するといろいろ実は出てきます。でも本当にみんな自分でやったのかな~。みんなで共有できるレベルになっているのかな~。
なんて思っちゃいますね。ちなみに最初は、こちらのサイトを参考にさせていただきました。今は、公開されていないみたいです。
https://kids.gakken.co.jp/kagaku/100yen/
で、何で、こんなに、面倒で、以前の方法だったら、うまくいかないこともある、実験をまたやったかというと、
KUBOさん自身が、やっている過程がおもしろかったのですよね。
多分、自由研究とかで、何度も何度も、工夫を重ね、改良することがおもしろいという、そんな過程を楽しめる実験です。
今回、お友だちが楽しんでくれるか少し不安だったのですが、自分で、一生懸命ハンドパワーを使って回転させてみる!という事がよかったようで、楽しんでくれたようです。
針を使ったのが、危なくはなかったのか今のところ不安なのですが、一応、実験教室の流れをご報告いたします。
====
まずは、温かくなった空気は、軽くなって上に上がるという事の説明となる実験です。
ティーバッグの中の紅茶を出して、筒状に立てます。
tairyuu4.png
それに火をつけます。
燃えてふぁっ写真.JPG
上記のように、周囲の空気の流れがないような入れ物に入れたほうがいいのですが、
今回は、下の画像のように、陶器(燃え移らないように)のお皿に立てました。
クリックすると大きくなります。
火をつけて  ⇒  燃えつきて  ⇒  燃えつきたと同時にふわっとうきます。
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案外簡単!まっすぐ立てることが大事かな。
もう一度、マリックさんのハンドパワーのイラストを後ろに!(#^.^#)

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手に重なっているところに、燃えカスがうつっていると思います。
            燃えカスが浮き上がって降りてきて
               そこに火を近づけても、また浮き上がります。
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とっても楽しい。
カメラのレンズが汚くて、見えにくいのですが、カイロの『ホカロン』と書いてあるあたりに、燃えカスがあると思います。
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この演示は、こちらを参考にしています。
そのほか、インテリアとして売っていた、風車も、ロウソクの火で、空気を暖め、回転します。
そんなのを見てもらいました。
P1250337.JPGP1250339.JPG
下は、温かくなった空気は、
活発に動くようになって、元もとのかさより、大きくなる、
そうなると、元もとのかさの部分を比べると、軽くなるなんてことを言っているんだけど、
空気のつぶつぶの大きさもちょっと変だし、いまいち説明が伝わっていないね。
ごめんね。
P1250341.JPG

お持ち帰り資料には、こんなイメージ図です。
tairyuu1.png
お風呂がわいたかな?と思って、手を突っ込んだら、上の方だけあたたかいなんてことがない?
なんて聞いたりしたんだけど、今のお友だちのおうちのおふろは、沸かすタイプというより、決められた温度のお湯を入れていくタイプだから、みんな ? ってな感じだったし...
このあたりの演示は、いまいちでした。すみません。
で、もう一つ用意したのが、こちら、
黒い色と白い色は、どっちが光のエネルギーをもらいやすいか【あたたまりやすいか】って実験。
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黒と白の手袋(材質はあまり関係ない)と、今回は、OHPの光を用意しました。
ハロゲンライトを昔は使っていたけど、これで大丈夫だし、
この手袋の実験は、とっても良くわかります。
他の実験でも使いたくなるくらい、よい実験です。
黒と白の手袋を片手ずつつけます。
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そして、両掌を、1・2・3・4・5!とOHPの光に当てます。
そしてすぐ、ギュ!とにぎります。クリックするとお友だちの表情がわかりますよ。
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びっくりするくらい、わかるのです。以前やっていたときは、お友だちに手袋をはめてもらって、お友だちの手に光を当てて、そのまま、おうちの方(素手)と両手で握手するというのをやっていました。それでもとてもよくわかります。
黒い色のものは、光をよく吸収するので、温かくなるのです。
運動場で遊ぶときには、黒い髪のまんまでなく、赤白帽子の白いほうにして遊んだ方がいいってことだよね。
という事で、
・あたたかくなった空気は、軽くなって上に上がる
・黒い色は、光を吸収してあたたかくなる
という事がわかったところで、風車をセットして、ふ~ッとまわしてみました。
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針が怖かったけど、うまくいったね。
そこで今度は、ハンドパワー
風車のまわりを手で囲みます。
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そして、すっと手を1㎝ほど上にあげると、下から空気が入ってきて、対流が起こり、風車が回ります。
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みんな、びっくりするくらい、上手にできました。
この後、お日様パワー(太陽光)で回すための、枠を作って、お持ち帰り。
そのほか、あったかい缶コーヒーの上に置いたり、カイロの上に置いたりして、楽しんでみてください!っていっても、その実験は冬かな~。
後半のお友だちには説明し、お持ち帰り資料にも書いていたのですが、付け加えとして、
『凪』について説明しました。
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海風って言葉を聞いたことはないかな?海の近くでは、昼間は海から陸に向かって風が吹くんだけど、これはこの風車で説明できるんだ。
昼間は、海も陸も太陽の光であたためられるんだけど、陸のほうが海よりもあたたまりやすいんだ(比熱の関係)。黒いクリップが陸で、外輪の外が海と考えるといいよ。この風車と同じく、あたためられた陸のほうの空気は上に上がる。そして、外輪の下から空気が入ってきたように、海から陸へ空気が入ってくる。この風を海風っていうんだよ。
陸はあたたまりやすく冷えやすい。海はあたたまりにくく冷えにくいので、夜は海のほうの空気が上に上るんだ。だから、逆の風、陸風が吹くんだよ。海風と陸風が交代する朝や夕は無風となるときがあって、それを、朝なぎ、夕なぎと呼ぶんだ。
ってことで、おうちでも、楽しんでみてくださいね~。
【追記2】
この後の【追記1】でプラスチックのスナップを利用すればよいと書いていますが、ジブは、ホックほど、滑らか(摩擦が少なく)はならなかったので、まだまだ、試行錯誤を続けていました。
が~~~!なんと、ダイソーで、右のものを見つけましたよ~。スタッズ。
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アップではこちら~。
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スニーカーやジーパンなどの飾に使うようです。
2つセットで、パンチで止めるみたいですが、
KUBOさんが使うのは、左の方に並んでいるものです。大きいのと小さいのがありますが、小さいほうが勿論軽いので、回りやすいです。でも、大きい方でもまわりました。
108円で小さい方だけだと8個とれるので、ひとつ13円くらいかな。
よく見るとわかるように、上は、凹んでます。でも、うまく回ります。というか、スナップより、よい気がします。滑らか~。ほんと、滑らかです。
ってことで、今度は本当に、良いものが見つかった気がします。
【追記1】
風車に使ったスナップがないので、今後はできないな~。と思っていたのですが、なんと、スナップの代わりになりそうなものを見つけました!
今回見つけたのは、プラスチックのスナップです。
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最近でてきたもので、別売りのパンチ(ハンディプレス)のようなものを使ってくっ付けるのと、パンチなしでくっつけるものの2通りあるのですが、よかったのは、パンチを使うもの。
このスナップは、3つの部品で構成されているのですが、そのうちのひとつを使います。3つの部品は、上画像の左真ん中あたりに見えるお顔のようになっている3つです。そのうちの下に見えるものを使います。
今回購入したのには、12セットはいっていて300円ちょっとでした。だから、一人30円くらい。ちょっと高いですけど、まあしょうがないですね。
使うその一つは、イメージとしては、ゴルフのマーカーを小さくしたようなもので、その軸のところが筒状になっています。だからそこに、針が入りるのです~!
DSC_1265.jpg
上の画像でわかるかな?穴が見えるようにとったので、ちょっと画像が荒いです。
ってことで、うまくくるくる回るので、10月からも、この実験、またやっていこうと
思っています。!(^^)!
→ ってことで、10月からは、【追記2】のスタッズを使います~。!(^^)!


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