面白いテーマの研究です |
 |
（総評） ユニーク1：選別貯金箱の仕組み ユニーク2：あら不思議-金網の上で消えてしまう火 ユニーク3：ウイスキーボンボンと砂糖の結晶 ユニーク4：空き缶ボートを作る ユニーク5：自転車を科学する ユニーク6：シャックリについて ユニーク7：原っぱでつかまえた虫の変化 ユニーク8：脳内時間-朝は起きてる? 夜は眠ってる? 各タイトルの後にある★印の年度とタイトルは、当HPで御紹介した過去の関連実験の報告です。今回御紹介している作品とあわせて、ぜひ参考にしてください。 |
|
◇お金が選別される貯金箱があると知って、そのしくみを知りたかった。大きさ、形が似ているコインを本当に分別(選別)できるか確かめる。
［実験と結果］
角度について: コインがもっともよく転がるのは10°から15°。また、見本の角度は13°となっている。
1. まず、工作用紙で作ったが、形を同じように作ったがうまく角度をつけられずコインを選別することができなかった。
2. つぎに厚紙よりも転がりやすそうなクリアファイルでつくったが、薄すぎて安定せず、厚紙よりもうまく行かなかった。
3. 牛乳パックで作る。1.2.よりうまくいった。だが、厚紙を重ねると転がしている内にやぶけてきたりして使いきりになってしまうので、プラスチックのような丈夫な素材を使った方がいい。
4. カードケースで作る。やはり安定しない。コインは転がるが違うコインが入るところに入ってしまう。角度の問題なのか。
5. コインの通り道を3本接着剤でつけた竹ひごで作る。丸いので接着面がせまく、接着した時、接着剤がどうしてもはみだしてしまうため、コインが転がりにくかった。
6. コインの通り道を割りばしで作る。竹ひごよりはうまくいったが、結局割りばしと割りばしの間に挟まってしまい失敗。
7. コインを6つにわけるのは難しかったので、3つにわけることにした。下敷と定規、ブックエンド、ネオジウム磁石を使って作った。
磁石をつけたまま、1円玉、10円玉、100円玉を転がすとそれぞれ、20.0cm、33.5cm、35.4cmのところに別れて落ちた。
磁石をとるとコインはすべて35.4cmのコップに入った。
コインが分かれるのは磁石の働きによる。
［調べる］
コインは磁石につかないのに、なぜ分かれるのか調べてまとめた。
［まとめ］
コインは重さが軽いほど磁石に引かれて落ちやすい。角度は20°にしておくと転がりやすい。
傷が入っていたり、欠けていたりしたコインの飛び方に違いが出た。
磁石を使ったコイン選別は磁石の強さや厳密な転がる角度の調査をあらかじめしておいた方がよかったと思う。
最初はコイン選別なんてとても簡単にすぐできるものだと思っていたが、実は1mm、2mmの戦いでとても難しかった。
磁石の強さなどで飛ぶ距離が変わってしまうので、最初、磁石(の強さ)を選ぶのが難しかった。
|
◇ある日じゅくの教材の表紙を見ていたら、ろうそくの炎に金網をかぶせると発火点以下の温度になるため金網より上の部分の炎が消えますという、写真があった。
これを見て、本当に金網をろうそくにかざしたら消えるのか、また形、大きさ、素材などによって変わるのか調べた。
［実験と結果１］
金網の条件をいろいろにしてろうそくにかざしてみた。
穴が大きいAとCは金網を通り、他は穴が小さくて通過しなかった。
［まとめ］
実験から3mm以下であると通過しないと考えられる。金網が熱を吸収し、ろうそくの発火点以上の温度にならないので火炎が通過できないとすれば、金網が発火点以上の温度であったとすれば、通過するはずなのでそれを調べてみる事にした。
ところが、素材がアルミであったため、ガスコンロで過熱したら溶けてしまった。
どうやら火炎はせまい空間では燃えないらしく、その距離を消炎距離というらしい。たとえば、メタンの消炎距離は2.5mmらしい。そのため、今回の実験結果と一致している。
また、ろうそくの発火点は400℃、アルミの融点は660℃なので、ガスコンロであたためる場合には温度設定が難しいため、実験に向かない事が分った。
消炎距離については東方大学 園山・丸田研究室の最先端の報告がある。
鉄の融点は1535℃なので鉄で過熱する実験をやってみたい
|
◇私は砂糖の結晶について調べてみることにした。なぜ、調べようかと思ったかというと、五年生の時に溶解度曲線を授業で習って興味があったので、自由研究をしてみようと思ったから。
［実験材料］
この再結晶化を利用してウィスキーボンボンを作った。ウィスキーはなかなかなかったので、ラム酒でラムボンボンを作ってみた。イギリスで水飴が手に入らなかったのでゴールデンシロップを使ってみた。
グラニュー糖(Tate Lyle granulated) 100g
ゴールデンシロップ(水飴がわり)(Lyle's golden Syrup Original) 小さじ1/2
水道水(イギリスの) 大さじ2
ラム酒 Bacardi Suresior 大さじ2
コンスターチ 適量
ラムボンボンでうまくいったので、赤ワインボンボンを作ってみることにした
赤ワインVina Decana Crianza 大さじ2 赤ワインHardys 大さじ2
について、同様にした。
赤ワインでうまくいかなかったので、次にブランデーで作ってみた。
ブランデーThree Barrels VSOP 大さじ2
日本に帰国したので水飴とウイスキーで作ってみた。
ウィスキー Johnnie Walker Swing 大さじ2
水飴 小さじ1/2
こんどは水飴なしのウィスキーで作ってみた。
赤ワインが成功しなかったのは、ラムなどに比べて交ざり物が多いからではないかと思い、蒸留酒ならできることが分ったのでアルコールでしてみることにした。
エタノール(エチルアルコール99.5%) 大さじ2
［作り方］
1)コーンスターチを100℃のオーブンで20分くらい乾燥させて厚さ2~3�Bくらいにお皿にしいた。
2)お砂糖とゴールデンシロップとお水を計ったら、お鍋に入れた。
3)そのお鍋が入るボールに水を張った。
4)お酒を計りメジャーカップに入れる。
5)お鍋を火にかけた。そして、110℃まで上げた。
6)110℃まで上げたら、さっきお水を張ったボールに入れた。ポイント!! 30秒くらいだけつける。
7)次に、お酒と混ぜた。完全に混ざったらおしまい。ポイント!! 乱暴にまぜると再結晶化が始まってしまうので、ナイフなどを使って、ゆっくりていねいに流し入れまぜることを数回繰り替えした。
8)最後に、1)でしたお皿にしいたコーンスターチの穴にスプーンを使ってていねいに流し入れ、その上からコーンスターチをかけた。
9)固まり始めたらひっくり返して、6~7時間後でき上がった。
それぞれ写真にとって、特徴をまとめた。
［まとめ］
今回の実験の結果から、水飴が砂糖の結晶化を押さえていることが分った。材料に蒸留酒を使うのは交ざり物が少ないお酒を使わなくてはいけないことも分った。エタノールの実験がうまくいかなかったのは、私が思うにエタノールは砂糖水をきゅうげきに冷やしてしまい、混ざる前に砂糖水が水飴のように固まってしまうからだと思う。
交ざり物の少ない蒸留酒でなくてはならないことも分った。
砂糖が110℃で溶けたいたものが、温度が下がっていくことによって、結晶化する時に液体が中心に残っていくことが分ったが、混ざり物が多かったりするとそれがうまくいかなくなってしまう事も分った。また、水飴を入れる事によって再結晶化をするのを少し遅くする事も分った。
次の実験でしてみたい事。
グラニュー糖の代わりに上白糖でしてみたらどうなるか?
エタノールを水で薄めたらどうなるか?
グラニュー糖の代わりに、塩を入れてみたらどうなるか?
水飴の代わりにはちみつではどうなるか?
|
◇船はなぜ水に浮くだろうか。人やものを載せてもなぜ沈まないのかふしぎに思ったので、ボートを作って実験してみようと思った。
ボートを作るのによい材料は何か考えた。木材は頑丈だけれど、作るのが大変だし作り直しができない。発泡スチロールは作りやすいけれど、こわれやすい。
缶を使えばブロックのように組みやすいし、作りなおせる。アルミ缶だとつぶれやすいのでスチール缶を使うことにした。
［実験と結果］
まず、水に浮くとはどういうことかを缶と同じ大きさの水の重さ、中味入りの缶の重さ、飽き缶の重さを計り、浮き沈みと比較した。同じ大きさの水より軽いものはうき、同じ水より重いものは沈むことが分った。
次に、空き缶がものを浮かべる力を調べた。
ボールに水を入れ、空き缶を浮かべて、はかりをさかさまにして空き缶をしずめるように押して、空き缶一個が浮かせることができる力を調べる。はかりはさかさまにした時に針が0kgをさすようにセットした。その結果、130gくらいの物を浮かせる力があることが分った。
体重から計算して、ぼくを浮かべる筏を作るには空き缶が231個以上必要なことが分った。
［工作1］
ボートの形を考える。よりよく浮かぶ形を考えた。ゴムボートや木の筏は材料そのものが水に浮くので底が平らなのではないか。水に沈む材料、例えば鉄で筏を作ったら沈んでしまう。しかし、底がV字形になっている鉄のボートは水に浮くので底の形に意味があるのではないだろうか。もしも、空き缶を筏に組んだ時よりも、V字形に組んだときの方が空く力が強くなるとしたらなぜだろうか。また、どのくらい浮く力が強くなるだろうか。
10本つなぎの空き缶を7列6列の二段にして作る。また、水もれしないようにラップでくるむ。
浮かせる力がぼくの体重より小さいので沈むと予想したら、沈んだ。
V字形にして、浮かせる力を計算したら浮く予定。
実験の結果は計算通り浮くことができた。バランスを撮るのはとても難しかった。
|
★2001年 うさこ 6年 足立 憲彦 「自転車について」
◇姉妹で仲良く実験して学ぼう。
［調べる］
自転車の歴史を知る。
世界最初の自転車1817年(文化14年)ドイツのドライス男爵考案の「ドライジーネ」から、初めてペダルがついた1861年(文久元年)フランスの「ミショー」などから、現代自転車の元祖1886年(明治19年)「セーフティ」の登場までを調べた。
［実験と結果１］
自転車がたおれない理由について。
三輪車の時は当たり前にたおれないけれど、ふつうの自転車はなぜ倒れないのか考える。
人間がバランスをとっているからだが、どうやってバランスをとっているのだろう。
おおむかしの自転車みたいに自転車のハンドルを固定して乗った。
昔の自転車は足が最初から地面についているから倒れない。乗り物というより、おもちゃ。なぜハンドルがアルトバランスがとれるの? と考え、ヘッドアングルとオフセットが曲がるしくみに大切だと分った。人が自転車に乗っていて、もしも右に倒れそうになったら、右に倒れてくれて、少しだけ起きようとする。二つ合わせてキャスターアングル。
［実験と観察2］
車輪のしくみも調べた。
実際に部品を使ってパパが車輪を作った。スポークの本数や組み立てた形を工夫したり観察したりした。強くするためにはどうしたらいいの?
私「もっと強くしたーい。じゃあ、もっとスポークを増やそう。」
父「でも、あんまりスポークを増し過ぎても重くてこぎにくくなっちゃうよ。」
私「じゃあ、どうしたらいいの?」
父「それはある頭のいい人が考えた方法。1本1本のスポークを12本全て交差すること」
片側3組み6本×両側の12本を交差したが、まだすかすか。
他の自転車のスポーク何本か調べてみると、サイクリング用は36本、特別のB.M.Xで48本。レースの時は軽くてこぎやすいように24本など。
［実験と観察3］
ペダルの重さを変える変速機って何? ルールを探そう。
車輪に印しをつけて、ペダルを一回転させる。後ろのギアの一番小さいところで輪車3回転分。一番大きいギヤで1と1/4回転。
後ろの大きいものは軽く坂道らくらく。後ろで小さいものは重くなり、速くてすいすい。前は小さい方が軽くなる。
車輪のギアの山を数えて、14山(重くて速い)～34山(軽くて遅い)だった。
［まとめ］
私は自転車をこぐのが大好きで、必ず1日1回は乗っている。だけど、そんなに詳しいわけではないので、一番大好きな自転車を調べた。いろいろと条件を絞るのが大変だった。だけど実験などやっていくうちに楽しくなって勉強になった。これからも今やったことを忘れないで、毎日楽しく自転車に乗って、大切に使おうと思う。(明理)
いつも普通に見ている自転車にペダルがなかったなんて初めて知った。「自転車が倒れない理由」とかでは、部品の名前を知ることができてよかった。自分から起きようとする力があるなんてこれからも次点者のことを知りたい。すごかったです。(はるか)
|
◇夏休みの間にたくさんシャックリが出てとっても苦しかったので、止めようとした。けれども止まらなかったので、あきらめて放っておいた。ちょっとしてから、息を止めながら麦茶を飲んだ。そうしたら、シャックリが止まった。そこで、いろいろ調べようと思った。
［調べる］
シャックリとは何かを図鑑やインターネットで調べた。
呼吸のリズムが少しでも違ってくると、横かくまくがけいれんを起こし急にちぢまってシャックリが起こる。
シャックリは赤ちゃんから大人まで関係なくでるのか。恐い病気のせいででるシャックリもある、なども調べた。
［実験と結果1］
食べたあと、シャックリがでそうな食べ物や出そうな時を予測して実際にためした。
粉っぽくてのどにつかえやすいじゃがいもやさつまいも、カボチャなどを食べたあとと、急に動いた時にシャックリがでた。食パンはでなかった。
ほかにも私以外の家族にどういうときに出るか聞いてみたら、
お父さん:お酒を飲んだ時
お母さん:さつまいもを急いで食べた時
妹:ポテトサラダを急いで食べた時
シャックリは呼吸の吸い込み方が変わった時などに起こるので、食べている時や飲んだあとなどはシャックリが出るのに関係していた。食べ物だとつまるものが原因で呼吸のしかたがつまると出る。
［実験と結果2］
経験だと、誰かにびっくりさせてもらったり、冷たい水を息を止めて飲んだりするとシャックリは止まる。実際にシャックリの止め方で試してみた。
「ゆっくり深呼吸をする。」「息を吸ってはいた時に、冷たい水を息を5秒止めながら飲む。」「そのままず－っとほうっておく。」では止まった。
「冷たい水を飲む。」「誰かにびっくりさせてもらう。」では、止まらなかった。
シャックリは息のしかたが変わってなるから、もとのように息づかいを戻してあげないといけない。シャックリが止まる方法はゆっくり深呼吸したり、息を止めながら水を飲む必要がある。
［実験と結果3］
世界のシャックリの止め方や日本のシャックリの止め方を自分で試してみた。
シャックリの止め方はとてもたくさんあって、国ごとに違うことが分った。でも、シャックリをとめるには、呼吸のリズムを戻すようにするやり方なら、なんだって効くことが分った。
［まとめ］
シャックリと聞くと、しつこく出てくる音と思っていたけれど、実は「息のすいこみ方が悪いですよ」という知らせなのかもしれない。こわいシャックリ以外は大切にしようと思った。赤ちゃんはシャックリをしないものと思っていたのに、とってもよくシャックリをすると分ったので、びっくりした。でも、もっとびっくりしたのは、お腹の中でもシャックリをしていたということである。
|
◇私はよく原っぱで遊ぶ。そこにはアマガエルやバッタ、キリギリスなどさまざまな生物かがいる。そこでつかまえたアマガエルの色が変わることに気がつき、実験で変色を確認しようとしたのだが、色が変わらず失敗に終わった。
そこで、原っぱでつかまえたほかの生物でどうかと考えた。
つかまえた中には秋がちかづいているせいかトンボやバッタが多く、バッタでカエルと同じように実験することにした。それは同じ種類でも、緑の葉の上では緑色のバッタが多く、枯れた草のまわりでは茶色いバッタがいるからだ。
［実験と結果1］
バッタを大きさと色がそろうようにつかまえる。
透明パックに穴を開け一匹ずつ一つのパックに入れる。
色画用紙で箱を作り、透明パックを入れる。
ストップウォッチで時間を計り、決めた時間ごとに一つずつ色の変化をチェックする。
計測が終わってから虫を逃がした。
［まとめ］
40匹近くをかごに入れておいたところ、あとから分った「ヤブキリ」という肉食のバッタ(6.5cm)が10匹近く食べてしまい、車バッタが減ってしまった。ちなみに、私が気がつき、見た時は、最初に首がもげており、首の根から血が出ておいてあったところの下には足やら羽やら食べかすが散らばっていた。そのため、一番つかまえていた車バッタが4匹になってしまい、少し実験の方法をかえた。「ヤブキリ」は実験するのに透明パックに映す間に指を食いちぎられそうなのでやめた。三日間緑の紙で周りを囲ってみたが、変化は見られなかった。
実験の結果を表にしてまとめた。
なぜ色が変わるのかわからなかったが、1日目に変化がなかった虫も、緑色の紙や赤い紙の色にかえてみると変わったりした。ただ、急に色が変わると体が弱るらしい。一番色の変化がはっきり分ったバッタは二日目に死んだ。
もっと早く、はっきりした結果が出ると思ったのでちょっと残念だった。
|
◇朝は夏休みの宿題がスラスラできるのに、夜は同じ内容をやっても時間がかかるので、どうしてだろう?と思い、調べてみた。
[実験と結果]
朝、昼、寝る前に百マス計算のタイムを計り、グラフにして結果を出す。朝は起きてから10分以内、昼はお昼ごはんを食べた後、夜は寝る10分前に、たし算100問とかけ算100問のそれぞれにかかった時間を10日間続けて計った。
[まとめ]
朝と昼はタイムが早く、夜はタイムが遅いと思っていたけれど、足し算もかけ算も平均タイムを見ると夜が一番タイムが早く、予想と違っていた。ということは、朝起きてすぐが一番脳が眠って働いていないのではないかと思う。グラフを見るとだら付きはあるが、1日目よりも少しずつタイムが早くなっているようだ。