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沈む?浮く? 浮沈子と逆浮沈子

浮沈子 逆浮沈子

☆実験のめやす:5分~10分

浮沈子(ふちんし)とは、漢字にある通り、

浮(う)く動きと、沈(しず)む動きをする科学のおもちゃです。

用意するもの

浮沈子 物
  • ナット(大きさはM6)
  • しょうゆさし(100均で小さいサイズの物)
  • ペットボトル
  • 食紅(なくてもいいです)
  • ボウルやおけ

実験方法① 浮沈子の作り方

ギリギリ浮くしょう油さしを作ろう

浮沈子をつくるためには、『ぎりぎり浮くしょう油さし』を作る必要があります。
それでは作り方を説明します。

まず、しょうゆさしのキャップをはずします。

キャップの代わりにナットをはめていきます。

ダイソーのしょうゆさし(小)であれば、M6ナットがぴったりハマるはずです。

(中サイズだとM7かM8ナットがハマりますが重すぎるのでできません)

次に、ボウルやおけに水をはります。
(しょう油さしの中の水に色を付けたい人は、このボウルの水に食紅をまぜましょう)

ナットをはめたしょうゆさしを水の中に入れて、

おして、しょうゆさしの中に水をいれていきます。

一度おしたら手をはなし、浮かぶのか沈むのかを確認します。

これを何回か行い、沈むまでくりかえします。


沈むようになったら、今度はしょうゆさしを水の上に持ち上げ、

1てき水をおとしたら、また浮くか沈むかを確認します。

これもくりかえし、浮くようになったしょうゆさしが、

『ギリギリ浮くしょうゆさし』になります。


さいごに、ペットボトルにいれていきます。

ペットボトルをに水をマックスまで入れます。

その後、そ~っとギリギリ醤油さしを入れます。
(水がこぼれるので注意!)

あとは、キャップをしっかり閉めれば完成

ペットボトル内で浮いているしょうゆさしですが、

ペットボトルを押すと下に沈むようになるはずです。

これを浮沈子といいます。

完成動画は下の方にあるので、参考にしてください。


実験方法② 逆浮沈子の作り方

ギリギリ沈むしょう油さしを作ろう

逆浮沈子では、浮沈子と逆の状況を作ります。

つまり、『ギリギリ沈むしょうゆさし』の作成です。

まず、からっぽのしょう油さしを水の中にいれて押します。

ある程度、水が入ったのを確認したら、手を離します。

1度入れたぐらいでは、おそらく浮くと思います。
(もし沈んだら、ざっくり水を抜いて下さい)

浮いてきたしょう油さしを、もう一度水の中に入れ、軽く押して泡を『1つぶ』出したらまた手を離します。

また浮いてきたら、沈むようになるまでこれをくり返します。


沈むようになったら、『ギリギリ沈むしょう油さし』の完成です。

浮沈子の時と同じように、ペットボトルに水を入れていきますが、

ここで一工夫! ペットボトルを押してへこませた状態で水を入れます

へこませたまま、水をマックスに入れて、そのまま『ギリギリ沈むしょう油さし』も入れていきます。

ふたをしっかり閉めて完成です

ペットボトルの中では、しょう油さしは沈んでいると思います。

ペットボトルのへこんだ部分を戻すように、へこんでいない部分を優しく押してみてください。

すると、しょう油さしが上へと浮かんでくると思います。

これを逆浮沈子といいます。

参考動画はコチラ↓

なんで浮いたり沈んだりするの?

※小学生向けのかいせつのため、『加圧、減圧』という言葉を用いずに説明しています。

浮沈子の原理

空気の入ったビニール袋をしばって水に沈めると、

ビニール袋は浮き上がってくると思います。

これは、空気に『浮力(ふりょく)』という上に浮き上がる力がはたらいているからです。

例えば、ビニール袋の中をほとんど水にして、しばって水に沈めると、おそらくビニール袋は沈むと思います。

これは、空気の量がへってしまったことで、浮力の力も減ってしまったらです。

ちなみに下に沈む力は『重力(重力)』と言いますが、

浮いたときは、浮力>重力 であり、

沈んだときは、重力>浮力 ということになります。


浮沈子の最初の状態は、しょう油さしがういているので、

浮力が重力に勝っている状態です。

ギリギリ浮いているしょうゆさしなので、ギリギリ勝っています。

この時のしょうゆさしの中の空気の量があれば、浮くことができるということです。

しかし、ペットボトルを押すと、入っていた水が行き場を失い、ギュウギュウの状態になります。

進めるところを求めて、しょうゆさしの中にも水が入ってきます。

この時、空気は水に押し縮(ちぢ)められる状態になり、空気の量(かさ)がへってしまいます。

すると、さっきまでギリギリのところで勝っていたパワーバランスがくずれます。

浮力と重力の力が逆転し、沈んでしまうというわけです。

また、ペットボトルを押すのをやめると元通りになるため、また浮いていきます。

浮沈子 原理
参考資料:佐賀市星空学習館


逆浮沈子の原理

逆浮沈子は、浮沈子の反対の現象(げんしょう)が起きています。

最初の状態は沈んでいるので、

重力>浮力 です。

ギリギリ沈んでいるので、ギリギリ重力が勝っている状況です。


へこんだペットボトルを元通りの形にしようと押すと、

ペットボトルのかさが増えます。

つまり、ペットボトル内での水の行き場が増えたことになります。

そのため、しょう油さしの中の水も外側に流れます。

すると、しょう油さしの中の空気が増えるため、浮力が増します。

そう、力の逆転が起こります。

浮力>重力 となったため、

しょう油さしが浮かぶようになったのです。

これを逆浮沈子といいます。

浮沈子も逆浮沈子も、

しょう油さしにいれる水の量を変えてみると、

浮かばせたり、沈ませたりするための力の具合が変わります。

同じペットボトル内に、異なる量のしょう油さしをいれてみても面白いです。

ぜひ、自分なりの浮沈子、逆浮沈子を作ってみてください。


逆浮沈子は楕円(だえん)の容器で作られることが多いです。

お風呂用洗剤にあるような楕円の容器は、横側からおすと、円の形に近くなります。

楕円から円になると、かさが増えるので、逆浮沈子が成功します。

今回は同じ材料で簡単に行うため、ペットボトルでの作成といたしました。

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Dちゃん

理科教員。幼児~小学生が楽しく科学するための実験を紹介しています。お家の方、ぜひお子様の「?」の世界を拡げてあげてください。 あぶないものは少ないですが、実験は大人の人と一緒にやるようにしてください。

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