浮沈子をつくろう!
ペットボトルの中で、「お魚」が浮いたり、しずんだり。

科学実験工房に訪れる方に大好評の「浮沈子(ふちんし)」ですが、「ぜひ、家でも作ってみたい!」という声に応えて、その作りかたとその不思議についてご紹介します。

用意するもの
空のペットボトル(500mL)
1本
できるだけ丸みをおびたもの
しょうゆさし(お魚)
1個
お弁当などに入っている、お魚の形をしたものなど(同様のものであれば「お魚」でなくても構いません。)
ナット
2個
しょうゆさしの口にはまる大きさ
作りかた
1
「お魚」のキャップをはずして、口の部分にナットを2個しっかりとはめます。
2
コップなどの容器に水を入れ、@を浮かべてみます。このとき、@が全部水面に隠れるくらいのところまで沈むように、重さを調節します。調節の仕方としては、ナットの部分に針金を巻きつけたり、@に少しだけ水を吸わるなどの方法があります。
※重くなりすぎないように注意してください。
3
空きペットボトルの中に口いっぱいまで水を入れ、その中におもり側を下にして、「お魚」を入れます。作者としては右側写真くらいの状態でうまくいきました。
※このときに沈んでしまった場合は、Aに戻って再度重さを調節。
4
ペットボトルの中に空気が入らないよう、注意しながらキャップをしっかりと閉めます。
5
ペットボトルの真ん中あたりを、手でぎゅっと押してみてください。中に入っている「お魚」が沈み、力を抜くと浮きます。
※ぎゅっと押しても沈まない場合は、重りが軽いのでAに戻って調整。
やってみよう
この浮沈子を片手に持って、握るのを悟られないように空いている手でペットボトルから糸を引っ張るふりをしたり、念力をかけるふりをしながら、浮沈子が沈んだり浮かんだりする様子を見せると、まるで手品のように見えますよ。家族や友達に、最初はしくみをナイショにして、驚かせてあげよう!(最後にはしくみを教えてあげてくださいね。)
ペットボトルの中の「お魚」が浮いているのは、「お魚」とおもり(ナット)の重さよりも「お魚」の中に入っている空気によって生まれる「浮力」の力のほうが大きいからです。さて、ペットボトルの中に水をいっぱい入れた状態でキャップを閉めましたね。キャップをあけた状態でペットボトルをぎゅっと押したら、水は外にこぼれてしまいますが、キャップを閉めていれば外にはこぼれません。この状態でペットボトルをぎゅっと押したら、押されたぶんの水はどこにいくのでしょう?
ぎゅっと押したときに沈む「お魚」をよーくみてください・・・。水が入り込んでいるのがわかると思います。そうです。ぎゅっと押された分の水は「お魚」の中に空気を押しつぶして入っちゃうんですね。これによって、空気によって生まれる「お魚」の「浮力」は小さくなり、また入り込んだ水の分「お魚」が重くなって沈んでしまうのです。この「お魚」を「浮沈子(ふちんし)」といいます。

今回のキーワードは水の中の「圧力」と「浮力」の関係です。もっと詳しく知りたいときは、科学実験工房やライブラリーできいたり調べたりできますよ。

参考
航空科学館の中には、この「浮沈子」を体験できる展示もあります。水の圧力と浮力の関係について、もっと知りたい人は、ぜひたいけんしてくださいね。

科学ゾーン2Fディスカバリーランド > S36 ういたり、しずんだり

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