鉄でできた大きな船は、どうして水にうかんでいられるのかな?
ものがういたりしずんだりするひみつを、ゴムねん土を使った実験で解き明かそう!
- 実験に使った水は飲んではいけません。
- 実験は水がこぼれてもいい場所でやりましょう。
ゴムねん土をうかべてみよう!
ゴムねん土のかたまりを水の中に入れると、しずんでしまう。
どうやったらゴムねん土は水にうかぶかな?
ゴムねん土の形を変えてみる
同じ大きさのゴムねん土を用意し、形をいろいろ変えて、水にうかぶか試してみよう。
ゴムねん土を舟の形にしたら、うかんだ!
同じものでも、形によってうきもすればしずみもする。
どうしてうかんだのかな?
ものがうくしくみを見てみよう!
ゴムねん土がういたひみつ
ゴムねん土がういたり、しずんだりした理由はなんだろう?
(1)水の中に入れたものは「軽くなる」!
同じ大きさのゴムねん土をてんびんにつり下げて、つり合わせる。
片方のゴムねん土だけを水の中に入れると…
水中では「ふ力」という、ものをうかせる力が働く
水はふしぎな性質をいろいろ持っているよ。
その中のひとつに、水の中のものを持ち上げようとする(うかせる)性質があるんだ。
プールで体が軽く感じることはないかな?それは、水が体を持ち上げようとする(うかせる)力が働くからなんだよ。
この水の力を「ふ力」というよ。
(2)かさが大きいほどふ力は大きく働く
かさのちがうゴムねん土をてんびんにつり下げて、つり合わせる。
両方のゴムねん土を水の中に入れると…
ふ力の大きさは、そのものがおしのけた水の量で決まる
ばねばかりと目もりのついた容器を使うと、ものをうかせる力(ふ力)の大きさを確かめることができるよ。
ゴムねん土をばねばかりにつるして水の中に入れると、ゴムねん土が、おしのけた水の重さと同じだけ軽くなることがわかる。つまり、ふ力は、ものがおしのけた水の重さと同じだけ働くんだ。かさが大きくて、おしのけた水の量が多いほどふ力が大きく働くというわけ。
※ふ力の法則では、ねん土がおし出した水の量(重さ)に等しいふ力を受けるよ。
ただ、ねん土が100グラムなら50ミリリットルの水がおし出されてふ力が50グラムになるはずだけど、実験をしていると、ねん土を丸める時に、ねん土に空気が入るなどして体積(ねん土の大きさ)が増え、ふ力が増えることがあるよ。
ゴムねん土がういた理由
舟の形をしたゴムねん土がういたのは、おしのける水の量が多くなってふ力が大きくなったから!!
同じものでも、形を変えて、おしのける水の量をふやすことができれば、その分、ふ力が大きくなる。かたまりだとしずんだゴムねん土が、舟の形にするとういたのも、それが理由なんだ。舟の形は中に空の部分があるので、その分かさが大きくなって、おしのける水の量がふえる。つまり、ふ力が大きく働いたということ。
舟の形にすると、ゴムねん土がおしのける水の量がふえる。その分、ゴムねん土そのものの重さよりもふ力が大きくなって、ゴムねん土はういた。
プールよりも海の方がうきやすいのはなぜ?
水よりも食塩水の方が、ものをうかす力(ふ力)は大きく働く
ふ力は、ものがおしのけた水(や液体)の重さと同じだけ働く。つまり、水よりも重い食塩水にものを入れれば、水に入れたときよりもふ力が大きく働くんだ。
プールの水よりも海水の方がうきやすいというのは、こういう理由だったんだ。
水と食塩水で、働くふ力をくらべる
てんびんでつり合っているゴムねん土を、それぞれ水と食塩水に入れると、食塩水に入れた方が「軽く」なるよ。
同じ大きさのゴムねん土をてんびんにつり下げて、つり合わせる。
片方の水の中に、もう片方を食塩水の中に入れると…
ものをうかせる力(ふ力)の大きさは、そのものがおしのけた水の量で決まる。
おしのけた水の量が多いほど大きく働く。また、おしのける液体が、水よりも重い食塩水の場合は、より大きなふ力が働く。
実験や調べ学習が終わったら、結果をわかりやすくまとめてみよう!
夏休みや冬休みの自由研究のまとめにも使えるよ!








