ペットボトルを使った物の浮き沈み実験｜不思議な水族館を作ろう

さて、夏休みの自由研究の宿題に何をしましょう。時間や日数が掛かる実験を好まない子供も多いと思います。工作の要素も含みつつ、科学実験の要素もある自由研究テーマって何かないかなぁと思い探していました。子供が暑いからとジュースばかり飲むのでペットボトルがたくさんゴミ箱にあり、ペットボトルを使って何か自由研究ができないかと思い、うきしずみの工作と実験をしてみようと考えました。ペットボトルを使った物の浮き沈み実験の材料・作り方・まとめ方についてお伝えします。

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ペットボトルを使った物の浮き沈み実験の基礎データ

難易度	簡単
対象	小学1年生以上
実験期間	1時間
テーマ	工作・実験
費用	100円

工作は簡単ですが、科学実験は浮き沈みの仕組みを学ぶことなので実験としては3年生以上のほうがいいかも知れません。材料は100均で買える材料ばかりですし、子供が浮き沈みを楽しめて仕組みを学ぶのに良い実験です。

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材料

材料	個数
タレビン（魚）	2個
木ネジ	2本
油性ペン	黒・赤など
ビー玉	10個程
プラスドライバー	1本
500mlのペットボトル	1本
プッシュピン	1本
ハサミ	1個

探したら台所にありそうな材料が多くないですか。私は、タレビンを100円ショップで購入しただけで他の用意するものは家にあったものを使いました。

作り方

浮き沈みする魚を作る

タレビンの赤丸の腹ビレ部分をハサミで切り取ります。

腹ビレ部分を切り取ると穴が開きます。

もし、腹ビレ部分を切っても穴が開かないときはカッターかプッシュピンなどで穴を開けます。

開けた穴に木ネジを差し込みます。先端部分が少しタレビンの中に入る程度で大丈夫です。

プラスドライバーで奥まで入れていきます。

２個作っておきます。

油性ペンを使ってタレビンに色を付けましょう。好きな色や模様を描くといいです。お母さんがマニキュアを持っているならマニキュアを使ってもいいよ。

画像・写真のように色を付けてタレビンの魚が出来上がりです。

魚の浮く力を調整する

タレビンの口のキャップを取って６～７割のところまで水を入れて、キャップをします。

計量カップやボウル・コップなどに水を入れて、その中に水を入れたタレビンを入れます。沈むようなら、タレビンの水を少し抜いて水に浮くまで調整します。

タレビンの中の空気が多すぎると沈めるのが大変なので少しずつ調整しましょう。

水の中に入れた画像のようにタレビンが浮いたらOKです。

ペットボトルに入れる

ペットボトルにビー玉などを入れると雰囲気がでます。入れなくても大丈夫です。

ペットボトルに水をいっぱい入れます。

ペットボトルの口からタレビンの魚を入れて、ペットボトルにフタをします。

両手でペットボトルに力を加えたり抜いたりする

両手でペットボトルに力を加えるとタレビンの魚が沈み、力を抜くとタレビンの魚が浮いてきます。タレビンの浮力によって、タレビンの中に入っている空気の量によってペットボトルに加える圧力の差で浮き沈みのタイミングが違います。

魚が浮き沈みする仕組み

さて、自由研究で大事なのがまとめ方ですよね。浮沈子（ふちんし）を使った浮き沈みをする魚の実験をしました。ペットボトルを押すと魚が沈み、離すと魚が浮くのはなぜなのでしょうか？この仕組を解明することが自由研究をする意義ですね。

水の入ったペットボトルに水と空気が入ったタレビンの魚を入れると、魚の中に入っている空気が浮く力（浮力）となり浮いている状態になります。この浮く力を調整して水の中でも浮いている状態になるように空気の量を調整しましたよね。この空気の量（体積）が大切になります。

水の密度を「１」とすると、浮くということは魚の密度が「１」よりも小さいから浮きます。逆に密度が「１」よりも大きいと沈みます。

水が入ったペットボトルに魚を入れたときは浮いている状態なので魚の密度は「１」よりも小さいから浮いています。では、ペットボトルを押してみるとどうでしょう。浮いていた魚が沈みます。このとき、タレビンの魚の中の空気の量をよく観察してみて下さい。浮いていたときよりも少なくなっています。これは、ペットボトルを押すことで水に圧力が掛かり、中にある魚にも圧力が加わります。すると、たくさんあった空気が外から加わった力によって空気の量（たいせき）が小さくなったことで、密度が「１」よりも大きくなり沈みます。

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