空き缶凹面鏡

炭酸飲料のアルミ缶の底は丸くへこんでいます。ここを研磨剤で磨くと、簡単にピッカピカ！

そこに指を近づけてみると… お～デカイ！（指が大きく見えます(^o^)
※「凹面鏡」は「おうめんきょう」と読みます。

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■用意するもの

◆炭酸飲料のアルミ缶（底が丸くへこんでいる物）
◆研磨剤：アクリサンデー ※研磨剤はこれに限りません。金属に使える研磨剤なら何でもよいです。少量しか使いませんので、容器の小さめな、この研磨剤を使ってみました。
◆ティッシュペーパー：2,3枚

■作り方
◆アルミ缶の底に研磨剤を少量たらします。

◆ティッシュペーパーをグルグル回して磨きます。磨きます・・・ 3分～5分ぐらい磨いてください。
磨いていると、空き缶の底とティッシュペーパーが真っ黒になります。この黒いのはアルミが削られた粉です。

◆空き缶の底とティッシュペーパーが真っ黒になるまで磨いたら、新しいティッシュペーパーで空き缶の底をふき取ります。すると… ほ～ら、ピッカピカ！指を近づけてみると… 指が大きく見えます(^o^)

◆空き缶凹面鏡を自分の目に近づけて見ると… わ～デカイ！

自分の目が大きく見えますよ(^o^)

■凹面鏡，凸面鏡，凸レンズ，凹レンズ
凹面鏡に映ったものは大きく見えます。
凹面鏡は鏡がへこんでいますが、逆に鏡が出っ張った凸面鏡（とつめんきょう）もあります。
凸面鏡は凹面鏡と逆に、映ったものが小さく見えます。

凸面鏡はカーブミラーなどに使われています。（ものを小さく映すので、広い範囲を見ることができるから、カーブミラーには凸面鏡が使われます。）
では、凹面鏡はどんなところで使われているかな？
凹面鏡が活躍しているのは「反射式天体望遠鏡」でしょうか。
凹面鏡に映ったものは大きく見えるから、天体望遠鏡に凹面鏡が使われるんです。
天体望遠鏡に凹面鏡が使われるのは、それだけの理由じゃないから…

凸レンズ（大きく見える）と、凹レンズ（小さく見える）のことは知っているかな？
凸面鏡（小さく見える）と、凹面鏡（大きく見える）と比べると、凹凸と大きく/小さくの関係が逆になってるね～（図を書いて説明しようと思うけど、図を描くのが面倒なので、そのうち(^^;）←私が「そのうち」と書いたものは、たいてい いつまでたってもやらないので…
⇒「凸レンズ 凹レンズ」で画像検索
⇒「凸面鏡 凹面鏡」で画像検索
大型の天体望遠鏡には凸レンズではなく凹面鏡が使われるのはなぜか？なんてことも調べてみるとおもしろいと思うよ。
⇒「反射式天体望遠鏡 色収差」で検索
⇒天体望遠鏡の種類と仕組み｜天体写真の世界

■ついでに…
空き缶凹面鏡をを作ったら、ついでに「空き缶ふくろう笛」も作ってましょう。こっちも作るの簡単ですから…「っていうか、一石二鳥？」

科学教室などでは30人分ぐらいの空き缶を用意しなくてはならないのですが、サイダーやコーラの空き缶を（お父さんが）30本飲んで準備するのは苦しいので・・・1が月前から毎日1本缶ビールを飲んで、空き缶を集めるという地道な努力(^^;をしています。でも子供たちに持ち帰らせるときに「ビールの空き缶じゃちょっとな～」と思うので、ついでに「空き缶ふくろう笛」も作ると、空き缶の周りに「ふくろうさんの絵」を巻いてしまうので、なかなかいいです。
（2010/1/23）ふしぎ発見科学教室「鏡で遊ぼう」でこれをやったら、女の子に（ふくろうさんの絵が）「かわいい～」と好評でした(^_^)
このページの写真がビール缶ではなく（わざわざ）ウルトラサイダーの缶なのは、「教育的配慮」ではなく「個人的な趣味」です(^^;;

※関連記事
2017/10/22 万華鏡の仕組み（合わせ鏡）
2019/11/28 平面充填する万華鏡の三角形は3種類だけ！…なぜ？
2020/07/07 ビー玉で「再帰性反射」の実験
2020/07/14 猫ビーム！は『再帰性反射』

※この記事の作成日は 2010/06/05
～.dion.ne.jp/~kagaku というサイトに載せていましたが、ホームページサービス（dion.ne.jp）が利用者減少のため2017/10/31で終了したので、ホームページのコンテンツをブログに引っ越したんですが、引っ越し忘れてた💧ことに 2022年になって気付き、復活させました。

ゴムモーター実験…ゴムは温めると縮み、冷やすと伸びる。

ゴムは伸ばすと温度が上がり、縮めると温度が下がります。
ゴムバンド（輪ゴム）を両手の人差し指に引っ掛けて、ゴムバンドを唇に当てて、ゴムバンドをギュッ！と引っ張って伸ばすと、ゴムバンドが温まったのが唇で感じられます。そしてゴムバンドを縮めると、ゴムバンドが冷えたのが感じられます。どちらも「ほんのり」程度ですけど💧

ゴムは伸ばすと温度が上がり、縮めると温度が下がる。
↑これはゴムを伸び縮みさせましたが、
逆に、ゴムの温度を上げ下げするとどうなるかというと～
ゴムは温めると縮み、冷やすと伸びる。
ふつう物は温めると膨張し、冷やすと縮むのですが、ゴムは逆なんです！
でね、このゴムの不思議な性質：温度による伸び縮みを回転運動に変えるのが…
『ゴムモーター実験』！ 動画をご覧ください。

捩れたゴムの途中に爪楊枝(つまようじ)を差し込み、ゴムを伸び縮みさせれば爪楊枝が回転します。だから、捩れたゴムを熱いお湯と氷水で温めたり冷やしたりすると爪楊枝が回転しているのは、ゴムが伸び縮みしているから。なんですが、温めたときに縮んで、冷やしたときに伸びてるって分らないよね～💧
そこんとこは、捩れたゴムの両端をつまんで、ほんのちょっとだけ伸ばして/縮めて、爪楊枝がどっち向きに回転するかを見ておいてください。

さて、ゴムは温めると縮み、冷やすと伸びることが↑この実験で確かめられますが、もっと直接的に、重りをぶら下げて伸びてるゴムに熱湯をかけてゴムが縮むとこを見た方が納得できますよね～
その動画を探したら↓ありました。

↑ご覧のように、大がかりになってしまうので、科学教室でこの実験を一人一人がやるのは難しい。だから、一人一人が実験できて比較的安全な、この『ゴムモーター実験』やってみてはいかがでしょう。

▼材料：ステンレス針金、輪ゴム、爪楊枝

▼ステンレス針金の端をラジオペンチではさみ、巻きつけるようにして輪を作ります。

▼一方の輪に輪ゴムを引っ掛け、輪ゴムをよく捩じってもう一方の端の輪に掛けます。
捩った輪ゴムの中ほどに爪楊枝を差し込みます。

▼2つのカップに、熱いお湯と氷水を入れて並べて置きます。

これにゴムモーターのゴムの部分を浸すと、ゴムモーターの爪楊枝が回転します。
氷水はなくてもかまいません。
熱いお湯に浸けて爪楊枝が回った後、ゴムモーターをお湯から出せば、ゴムが冷えて逆方向に回転します。
氷水があった方が、回転が速い！

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なぜ？ 先ほどの動画：伸ばしたゴムに熱湯をかけるーゴムが弾性を持つ理由ー と、
↓こちらの記事が分りやすかった。
ゴム弾性とは何か？ ゴムの伸び縮みは不思議な現象だった｜ちびっつ

ネオジム磁石はすごいゾ！【磁石がゆ～っくり落ちるパイプ】

アルミは磁石にくっつきません。でも、
アルミパイプの中にネオジム磁石を落とすと、磁石がゆ～っくり落ちるんです。
その様子を動画でご覧ください。
▼磁石がゆ～っくり落ちるパイプ

この実験を初めて見た人の多くが、 え！ なんで？ どうして？ という反応をします。これは科学を伝える絶好のチャンスです。
それは～「渦電流(うずでんりゅう)」と「レンツの法則」で説明できるのですが、それをWikipediaに書いてあるような説明をすると（科学イベントや科学教室の）お客さんが逃げて行ってしまうので、いかにに興味を引き付けつつ分かりやすい説明をするか。←ここが重要です。
で、私はそれを説明するのに「ふりふり発電機」と「電磁石」を使っています。

▼ふりふり発電機

「ふりふり発電機」で検索すると、作り方はいっぱい出てきます。

▼電磁石

「電磁石 作り方」で検索すると色々出てきますが、ボルトとナットを鉄芯にしてエナメル線をぐるぐると巻けば電磁石が作れます。簡単です。

↑この2つの実演をした後で、アルミパイプの中を磁石がゆ～っくり落ちる理由を次のように説明しています。

金属の近くで磁石が動くと電流が流れ（電磁誘導による渦電流）
電流が流れると磁石になる。
このとき流れる電流、それによってできる磁場の向きは、運動を妨げる方向になる。（レンツの法則）
だから磁石がゆ～っくり落ちるんです。

この説明をすると、子供たちより、子供と一緒に来たお母さんの方が「ん、ん、そうなんだ～😃」と興味深げに聞いてますね。

そして何より、この実験の最大の見どころは、パイプの中を落ちていく磁石を覗いて見ることです。

アルミパイプの中をネオジム磁石が何重にもなった光の輪をまとい、ふわふわ～と落ちていくのです。
これを覗いて見たときの皆さんの反応がイイですね。うわぁ！ お～！ なにこれ！？ スゲー！
そして、これまでで一番の感想が…
「宇宙みたい～！」
「土星みたい～！」

この実験で、ふわふわと落ちていく磁石はアルミパイプに接触しません。どちらかに磁石が偏ると、そちら側の渦電流が強くなるので磁石が押し返され、別の方向に偏るとまた押し返され… そのため磁石はアルミパイプの中をふわふわと落ちるんです。
この落ちる様子を見てると、ちょっと癒されますよね。だから『癒し系物理実験』なんです😊

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あ、この実験は銅パイプで行うと、さらにゆ～っくり落ちます。それは、アルミより銅の方が電気伝導率が高いからです。電気伝導率が高いと電磁誘導による渦電流も流れやすい。でも、銅パイプはアルミパイプより値段が高いし、ちょうどいい径の銅パイプの在庫が（東急ハンズに）なかったので、私はまだ銅パイプで実験してません。アルミパイプと銅パイプを並べて、同時にネオジム磁石を落として比べてみたい。

電気伝導率 - Wikipediaより、アルミ、銅、銀の電気伝導率をみると…
アルミ Al 37.4
銅 Cu 59.0
銀 Ag 61.4
…これより、銀パイプで実験すれば、アルミや銅よりも ゆ～～っくり落ちると推測されますが、その実験はまだ見たことがない😅

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渦電流はリサイクルの現場で「アルミ選別機」に使われています。

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※関連記事
2011/06/04 2011府中リサイクルフェスタ＆環境フェスタ「ネオジム磁石はすごいゾ！」
2015/08/02 ネオジム磁石で4つの実験が出来るキット…博物ふぇすてぃばる！2015
2018/04/26 RikaTan 2018年6月号…観察・実験・ものづくり『ネオジム磁石はすごいゾ！』
2020/10/31 ネオジム磁石はすごいゾ！…発見工房クリエイト（オンライン）実験教室

ネオジム磁石はすごいゾ！【ガウス加速器】

ガウス加速器とは、レールの上にネオジム磁石を置いて、それに鉄球を４個ほどくっつけて、

反対側から１個の鉄球を そ～っと転がすと…

先頭の鉄球が目にもとまらぬ速さで飛び出したーーぁ！😲
え！ なんで？ どうして？
という実験なのですが、動画で見なけりゃその速さ・面白さが伝わらないので、
↓動画をご覧ください。

▼ガウス加速器（Gauss Accelerator） 0:30～解説

以下、ガウス加速器の なんで？ どうして？ の解説です。

▼こういうの見たことある？

５個の鉄球が糸でつるされていて、端の鉄球を１個つまんで指を離すと、４個並んだ鉄球の反対側の１個が飛び出す。鉄球は振り子になっているから、飛び出した鉄球は戻って来て４個の鉄球の列をたたく。するとまたその反対側の１個の鉄球が飛び出し… この動きを カチカチカチカチ・・・と繰り返す。
「カチカチボール」とも呼ばれるこの科学おもちゃは、
「ニュートンのゆりかご」という名前があります。
鉄球の列に１個の鉄球をぶつけると、反対側から１個の鉄球が同じ速度で飛び出す。というのが『運動量保存の法則』を示すのに適しているので、ニュートンにちなんで『ニュートンのゆりかご Newton's cradle』です。でも、運動量保存の法則 - Wikipedia によりますと…『現在の形の運動量とその保存則を導いたのはホイヘンスである』とのこと😅

ニュートンのゆりかごはカチカチしていると雑念が払われる癒し系インテリアグッズでもあるのですが、小さなものはカチカチが数秒間しか続きません💧 もっと長い間カチカチするのを見たい場合は、振り子の長いのがお薦めです。

Wikipediaには『世界最大のニュートンのゆりかご』について書かれており、それを探してみたら…
↓これのようです。
GIANT Newton's Cradle with Bowling Balls

↓こんなのも見つけた。女の子がボーリングのボールでニュートンのゆりかごを作ってるよ～！
Super Sized Science

ボーリングボールのカチカチボールはすぐにカチカチが終わっちゃいますね。それは、ボーリングボールは（鉄球より）柔らかいからです。
※衝突 - Wikipediaより…『反発係数 e = 1であれば運動エネルギーが保存される完全弾性衝突であるといわれる。完全弾性衝突ではない場合、運動エネルギーは部分的に熱エネルギーなどに変換され、散逸する。』カチカチという音は、運動エネルギーが散逸している一部なんですね～

↓ほぉ！こんな動きもするのか！
Amazing Demonstration Of A Giant Newton's Cradle!

↑このニュートンのゆりかごは、いろいろ見た中では最高の出来ですね。
注目してほしいのは、鉄球と鉄球が接しておらず、僅かな隙間があるってこと。
ニュートンのゆりかごの球の間に隙間が必要な理由は↓
ニュートンのゆりかごの秘密を証明しました【Newton's cradle】【実験】 / 米村でんじろう[公式]/science experiments

あ～すみません。「ガウス加速器」の話がだいぶ脇道に逸れてますね💧

▼ガウス加速器実験
ガウス加速器の実験をするときは、まずはレールの上に鉄球を並べて、転がして「運動量保存の法則」を確認しておきましょう。

その後で、ネオジム磁石に鉄球をくっつけて並べ、反対側から１個の鉄球を そ～っと転がすと…
「運動量保存の法則」破れたり！って、ちょっと思っちゃったりするけど、そんなことはありません。
この実験では勢いよく飛び出した鉄球の方に目が行ってしまいますが、飛び出さなかった方も観察しましょう。
ネオジム磁石の位置に印をつけ、１個の鉄球をそーっと転がし、反対側の先頭の１個が飛び出していった～
一方…

残ったネオジム磁石と鉄球は後ろに下がっています。
なんとなく、飛び出した１個と、後ろに下がった５個が釣り合ってる気がするね？
そこで、ネオジム磁石にくっつけておく鉄球の数を４個→３個→２個→１個と減らしていくと…

なんか規則性が見えますね。
そして、ネオジム磁石にくっつけた鉄球が１個の場合は飛び出さないのです！

それはなぜ？

▼ガウス加速器のスピード計測
もっとガウス加速器のことを探るために、飛び出す鉄球のスピードを測ってみましょう。
BeeSPIvでスピードを測ってみました。

※BeeSPI（ビースピ）の「ビー」って、ビー玉？
「BeeSPI ビー玉」で検索すると…
⇒理科とか苦手で ビースピの赤外線を見てみよう によりますと…『ビーダマンおもちゃが発射したビー玉やチョロQの速度測定用として売られていたもの』だそうです。

ネオジム磁石にくっつけた鉄球の数を１個～７個と変えて、飛び出した鉄球の速度を測った結果…

鉄球の数が増えると速度も上がっていくのですが、鉄球の数が６個以上で頭打ち。
鉄球の数が７個ぐらいになると、もはや先頭の鉄球は磁石に引き寄せられていませんでした。
この結果から考えられるガウス加速器の仕組みは…

▼ガウス加速器の仕組み ↓たぶんこんな感じ

Wikipediaに「ガウス加速器」ありました。

やはり「磁場のポテンシャルエネルギー」で説明してますね。
ところで『3個以上の鉄球を順に並べたものをレール上に並べ、』と書かれてますね。でも、これまで見てきたように「2個以上の鉄球」なら飛び出します。※2020/11/14 Wikipediaの記載を「2個以上の鉄球」に変更しておきました。

▼もっと加速するには？
２段加速、３段加速…すれば もっと早くなります。

これは、ロケットが２段式、3段式なのと似てますね。

では、段数を増やせばいくらでも早くなる？
映画ガリレオ『容疑者Ｘの献身』の冒頭にガウス加速器で沖に浮かぶクルーザを破壊するシーンが出てきたのだが、これを見たとき「そんなことできないだろ～！ 監修の〇〇先生 ダメじゃん💧」っと心の中でツッコミを入れてた私😅
ガウス加速器を何段も連ねて加速すると、加速した鉄球でネオジム磁石が割れます。磁石は材料を高温で焼き固めて作る（これを焼結という）ので、まぁ焼き物と同じで割れます。（私はネオジム磁石が割れるまでの多段加速はしたことないけど、そのうち実験して割ってみようかな。ネオジム磁石も100均で入手しやすくなってるし）

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考えるカラスの『蒼井優の考える練習』で「磁石と鉄の玉」＝ガウス加速器 やってたんですね！
⇒NHK for School 考えるカラス～科学の考え方～ #19

※関連記事
2004/08/29 新町文化センターマックカーニバル「ガウス加速器」
あ～そうだ。このとき作ったガウス加速器の実験結果記入シートどこやったっけ？
見つからないから（2段、3段加速パターンも加えて）作り直しました。夏休みの自由研究にどうぞ。

2012/04/01 四色問題の証明は美しくない？ ←映画 ガリレオ『容疑者Xの献身』の話
2015/08/02 ネオジム磁石で4つの実験が出来るキット…博物ふぇすてぃばる！2015
2018/04/26 RikaTan 2018年6月号…観察・実験・ものづくり『ネオジム磁石はすごいゾ！』
2020/10/31 ネオジム磁石はすごいゾ！…発見工房クリエイト（オンライン）実験教室

Magnetic Big Bang. 💥 磁気のビッグバン！？

twitterで↓こんな動画を見つけた。

Magnetic Big Bang.

A magnetic field comes from a magnet. A magnet consists of many small magnets aligned in the same direction. pic.twitter.com/nbK0ZPiVcv

— Universal Curiosity (@UniverCurious) September 30, 2020

これ、面白い😃
この実験を自分でもやってみたい！
何百個もの磁石を…N・S・N・S・N・S…交互に並べればできるかな？
何百個もの磁石は～
私の手元には↓こんなものがある。

MAGCUBE（新世代の立体パズルゲーム）数年前に買ったもの。
6×6×6＝216個の球状(径5mm)のネオジム磁石です。
この磁石を15×14＝210個並べて試してみたが…

ネオジム磁石が強力過ぎて・・・
あ～！そもそも間違ってる。
磁力線の向きは平面に垂直でなくてはならないのに、水平になってる💧
どういうことかと言いますと～
Magnetic Big Bangの磁石はN極が上向きのものと、S極が上向きのものが交互に並べられている。
磁力線は↓こんな感じ（たぶん）

どのＳさんも前後左右のＮくんから同じ磁力のアプローチを受けてるから、ペアを組みたいのだけれど、誰とペアを組めばいいの？と、とっても不安定な状態。ここで、ちょっと磁力のバランスが崩れると～
とあるＳさんとＮくんがペアになり、その後次々にＮＳペアが連鎖的にできて、Magnetic Big Bangの動きになるんだと考えられます。
ところが、球状の磁石を平面に並べたときの磁石のＮ→Ｓの向きは…

…この様になっていて、既にＮＳペアの連鎖ができてしまっているので、Magnetic Big Bangは起こらないのです😅

だから磁石は円柱状のものでないと。
円柱状の磁石は～
2015年に実験キット用に大量購入して、在庫がいっぱいあります😅

円柱状の磁石(径5mm)を16×16＝256個並べて試してみた。
これなら磁力線の向きは平面に垂直になっているのだが、

ネオジム磁石が強力過ぎて… 板状にくっついたまま持ち上がってしまった💧

ん～ネオジム磁石は強力過ぎるので、フェライト磁石を使えばいいのか？
なぜか径6mmの小さなフェライト磁石が数十個あったので、8×8個並べて試してみた。

平面に並べてる途中で磁石が縦にくっついてしまい、あっ！あ～💧 が何度も…
やっと8×8に並べて、さぁどうなるかな～ ワクワク😊
しかし・・・

Magnetic Big Bang動画のように、磁石が飛び跳ねるような動きはせず、ぐしゃ…で、おしまい😢
ビッグバンじゃなくて、ビッグクランチになってしまった。あ、スモールクランチか💧

Magnetic Big Bangの動画では、磁石はプラスチックで覆われていて、これで磁力を適切な大きさに弱め、また、跳ね返る動きをするようにしてるのでしょうか？

Magnetic Big Bangを起こすことはできませんでしたけど、実験・考察を楽しめました。

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※関連記事
2015/02/27 【世界一簡単な構造の電車】 これは面白い！...動く原理は『右ねじの法則』
2015/08/02 ネオジム磁石で4つの実験が出来るキット…博物ふぇすてぃばる！2015
2016/05/22 【世界一簡単な構造の電車】を作ってみました

10メートルのストローでジュースを飲めるか？(大)実験！

7/17のNHK チコちゃんに叱られる！で
『ストローでジュースが飲めるのはなぜ？』
そりゃぁ「吸ってるから」じゃなくて～
「大気圧で押されてるから」かな？
チコちゃんの答えは…
『ジュースが大気圧で押されているから～』
お～！その答え「大気圧」を出してきたってことは…
チコちゃんはいつも理由を分かりやすく説明してくれるから、この場合は～

10メートルのストローでジュースが飲めるか？(大)実験 やってくれるよね？ ね！ワクワク😊

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ということで、あまり迷惑がかからないように、NHK職員がめったに使わない階段の上からストローを伸ばして、1mずつ高さを変えて下にあるジュースを飲んでみることに。
高さがイメージしやすいように、皆さんがよく知っているものと比較しながら実験します。

▼１m

▼２m

▼ストローが長くなればなるほど吸わなければならない空気の量が増えるのです。

▼３m

▼４m

▼５m

▼６m

▼７m

1分20秒におよぶ死闘の末、ラムセス2世もクリア

▼８m

ギブアップ🥵
ストローで飲めたのは高さ７メートルまで

▼なぜ？
解説『私たちが地上付近にいるときに受けている空気の圧力は1気圧です。
実はこの1気圧という力でストロー内の水を押し上げられる高さの限界はおよそ10メートルだということが分かっています。』

『どういうことかというと、ストロー内の空気を吸って気圧を下げることで水が上がっていきますが、ストロー内の空気が無くなって0気圧になるとこれ以上気圧は下がりません。水もこれ以上上がりません。この時の水の高さがおよそ10メートルということになります。』
川村先生コメント『ジュースの場合は水よりちょっと重たいので9メートルぐらいかな～と思うんですけどね。
でも7,8メートルしか水上がらなかったのは、人の疲れとか、そういうこともあったのではないかな～』
※いや、疲れとかじゃなくて～ 人の吸う力で0気圧＝真空をつくることできるの？
　気圧が下がると水分はどんどん蒸発するから、無理なんじゃない？
スタッフ『あの～ 高さの限界をご存じなら最初に教えていただけると・・・』
↑
いやいや、実験してみなくちゃダメです！
理論的に答えが出ていても、実験で確かめてみてはじめてその理論の正しさが確認できるのだから。
そして何より、多くの人に「大気圧」1気圧がどのくらいの力なのかを記憶に残るように伝えるには…
10メートルのストローでジュースを飲めるか？(大)実験！を実際にやって見せることが重要なのです。
チコちゃんスタッフの皆さん、今回の企画とっても良かった！面白かったよ～(^o^)

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※関連記事
2015/06/01 目がテン！大実験…オセロの石で生き物の模様を作ってみよう！

2013/09/10 「驚異の植物たち」Newton2013年10月号は面白かった～
　世界最大の生物がポンプなしで水をくみ上げるしくみ
2013/08/05 （飛ぶ種）フタバガキの種子の模型…こう説明するんだった～
『フタバガキの樹高50mはスゴイ！「地面から地上50mの高さまで水を吸い上げている」という事実がスゴイ！」ってことを「10mのストローでジュースが飲めるか？実験」をして伝えたいのだが…無理だろな(^^;』と思っていたので、チコちゃんに叱られる！の実験を見て嬉しくなったんです(^o^)
2020/08/18 高い木の葉まで水を運ぶしくみ… 浸透圧（根圧、蒸散）と凝集力

2019/06/16 チコちゃんに質問…何で虹は上が赤で下が青なの？
2018/12/24 クリスマス・イブは「クリスマス当日の夜」って知ってた？…チコちゃんに叱られた！

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※気圧 - Wikipedia 「大気圧」より…
『空気も物質であるため、質量があり、地球の重力を受ける。・・・地球をおおっている大気の層によって、海面では、面積1cm²あたり約1kgf（水銀柱で約76cm、水の場合約10mに相当）の圧力がかかる。これを大気圧または単に気圧という。』
1cm²×10mの水は1,000㎖＝1キロですから、1気圧は1cm²あたり約1キロの圧力です。
「吸盤」がくっつくのも大気圧の力です。例えは、直径4cmの吸盤の面積は約12cm²で、約12キロの力で押されているんです。

ビー玉で「再帰性反射」の実験

ビー玉を敷き詰めて、フラッシュ撮影すると…

↑ただのビー玉が…
↓全部白く光る！！

なぜ？
これ「再帰性反射」なんです。
⇒再帰性反射とは
入射した光が再び入射方向へ帰る反射現象です。

なんでビー玉が再帰性反射するの？（ビー玉万華鏡のしくみの繰り返しになるんですが…）
「凸レンズ」は知ってるよね？
凸レンズで太陽の光を集めて紙を焦がす実験したことない？
⇒虫めがねで紙をこがす｜NHK for School
凸レンズ（虫めがね）で太陽の光を集めたとき、光が一番小さく絞られたところが「焦点」、レンズから焦点までの距離が「焦点距離」です。

さて、凸レンズが厚くなると、焦点距離は短くなります。

さらに厚くなると、焦点距離はさらに短くなります。

普通のレンズは球面レンズです。
そして、レンズをどんどん厚くしていくと「球」になります。
ガラスの球体＝ガラス玉⇒ビー玉ですね。

ガラス玉レンズの焦点は（ガラスの屈折率にもよりますが）だいたい球面になります。

さて、空気→ガラス→空気と異なる媒質の中を通る光は「屈折」するのですが、すべての光が屈折するのでなく、一部分は「反射」します。
で、ガラス玉の中で反射する光を図で示すと…

入射した光が再び入射方向へ帰っていきますね。
これがガラス玉（ビー玉）の「再帰性反射」なんです。
そして、ガラス玉の再帰性反射は身近なところでとっても役立っているのです。
それが ↓道路標識

↑夜の道路標識をフラッシュを使わず撮影
↓フラッシュ撮影すると…

道路標識の表面には 0.1mm程度のガラスビーズが一面に貼り付けられていて、自分では光らなくても、車のヘッドライトの光が当たると、光が来た方に反射してドライバーに見える！ という優れものだったのです。

ガラス玉と顕微鏡
レーウェンフックは『歴史上はじめて顕微鏡を使って微生物を観察し、「微生物学の父」とも称せられる』人です。
レーウェンフックの顕微鏡は『径1mm程度の球形のレンズを、金属板の中央にはめ込んだだけの単眼式のものであった。』のですが、径1mm程度の小さなガラス玉の倍率は何百倍にもなるのです。詳しいことは、こちらを参照⇒ガラス玉レンズの焦点距離と倍率｜光と色と
ビー玉は径が大きいのでそんなに高倍率にはなりませんが、虫眼鏡よりは大きくものを見ることができます。ビー玉の焦点はだいたい球面にありますから、ビー玉を液晶ディスプレイ（液晶TV）の画面にピタッとくっつけてみると～

ほら、液晶ディスプレイの画素が見えるんですよ！
（スマホのディスプレイは画素が細かいので、ビー玉では個々の画素が識別できるほどにはならなかった。）

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※関連記事
2012/06/10 ビー玉万華鏡のビー玉が白く光って写るのは「再帰性反射」
2013/09/12 コーナーキューブ（再帰性反射）
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2019/04/06 RikaTan 2016 12月号…特集『陰謀論の正体！？』
2013/09/19 十五夜なので… アポロが月に置いてきた物に想いを馳せる

三ツ矢サイダーを飲んで…「二酸化炭素が水に溶けた～！」実験

「二酸化炭素が水に溶けた～！」実験とは…
三ツ矢サイダーを飲んで（別にペットボトル入りの炭酸飲料なら何でもいいのですが、たまたま私が飲んでいたのが、三ツ矢サイダービターライムだったので）
飲み終わったら、すぐにペットボトルのキャップを閉じ、水道の蛇口のあるとこに行き、キャップを開け、水を下図の水色矢印ぐらいまで入れ、キャップを閉じ、ペットボトルをシャカシャカ振ります！すると～

ペットボトルが上図の赤矢印で示したように凹みます！
さて、ペットボトルはなぜ凹んだのでしょう？

サイダー（炭酸飲料）を飲み終わった後のペットボトルの中に入っている物は？
二酸化炭素ですね。（飲んでる間に空気が入ってますから、二酸化炭素だけじゃありませんけど、通常の空気よりは二酸化炭素濃度の高い気体です。）
そこに水を入れてフリフリしたら、気体の体積が減った～！ということは…
二酸化炭素が水に溶けたからと考えられます。

このことに気付いてから、三ツ矢サイダーを飲み終えると、すぐさま水をちょっと入れて、シャカシャカ振って「お～！また凹んだよ～(^o^)」ってやってます。←何のために？
え～ペットボトル正多面体を作ってみようかな～と思って、空のペットボトルを集め始めたんです。
ペットボトル正多面体がどんなものかは↓こちらをご覧ください。
2004/02/14 府中市青少年のための科学体験フェスティバル「鏡の中のサッカーボール」「ペットボトル正多面体」
ペットボトル正多面体の1辺にペットボトルが2本なので、
正20面体を作るには（辺の数は30なので）ペットボトルは60本必要なんです！
毎日職場で1本 三ツ矢サイダーを飲んだとして、3ヵ月もかかる～(≧σ≦)
まぁ、最初は正4面体→辺6本→ペットボトル12本が目標(^o^;

※関連記事
2018/10/10 三ツ矢サイダービターライムのイラストが「ミトコンドリア」な件

※ところで、「二酸化炭素が水に溶けた～！」実験…またの名を「ペットボトル洗い」していて、「二酸化炭素って水によく溶けるんだね～」と思ったら、そうではないらしい。
⇒「二酸化炭素って水によく溶ける」で検索…
⇒二酸化炭素って水に溶けやすいんですか？ - たくさんは溶けませんが、少しは溶けます。 - Yahoo!知恵袋 この中で…『「”大気中にある気体の中では”と頭に説明を加えれば正しい」とも言っていました。窒素や酸素と比べて、二酸化炭素はかなり水に溶けやすいのだそうです。』
どのくらい溶けやすいの？
⇒気体の性質5 酸素は水に溶けにくい - Kissieの『えっ！もうおわり？』 によりますと…『少し溶ける二酸化炭素は水1cm³に0.88cm³溶けます。これは酸素の約30倍ほど溶けることになります。』…だそうです。

ネオジム磁石を安全に持ち帰る方法…磁力線を閉じ込めろ！

2個の磁石をN極とS極を対にして並べ、鉄板で挟むと、磁力線を閉じ込めることができます。

ネオジム磁石は非常に強力な磁石なので、磁気カード（銀行カード，クレジットカード等），パソコン，ゲーム機，携帯電話，ビデオテープ等の近くに置くと、情報が消えたり、電子機器の動作が異常になったりすることがあります。また、ネオジム磁石を誤って飲み込んでしまった場合、医師による適切な処置が必要です。

科学イベントや科学教室でネオジム磁石を使う実験や工作を行い、ネオジム磁石を持ち帰らせる場合は、ネオジム磁石についての注意を十分にしておくことが必要です。
昔とある科学イベントでとある団体が「ガウス加速器」の工作実験をしていて、作ったガウス加速器をお持ち帰りさせていたのですが、ネオジム磁石をそのままホイと渡してるのを見て… おいおい、それで大丈夫なの？ と思ったことがあります。
正多面体クラブでは『ネオジム磁石はすごいゾ！』というネオジム磁石で4つの実験ができるキットを開発?しまして、その説明書の中には「ネオジム磁石についての注意」を目立つように記載してます。
→『ネオジム磁石はすごいゾ！』の説明書FDF
さらに、単に注意するだけでなく、ネオジム磁石を安全に持ち帰るための対処もしています。それが、ここで説明する「ネオジム磁石を安全に持ち帰る方法」です。※これ、単なる安全措置ではなく、これ自体が科学ネタなんですよ～ なので、4つ目の実験「磁力線を閉じこめろ！」としてます。(^^)v

■用意するもの
◆ネオジム磁石：円筒形の小さなもの（φ5mm×5mmぐらいのもの）2個
　磁力線を閉じこめるためには、磁石が2つ必要です。※科学イベントなどでネオジム磁石ネタをやるときは、ここがチョット予算的に厳しいところですが、「安全」のために、単価の安いネオジム磁石を探してやっています。
◆ワッシャー：2枚。必要なのは小さな鉄板（ネオジム磁石のN極S極（φ5mm）を被うことのできるサイズの鉄板）なのですが、簡単に安く入手できるのがワッシャーでしたので、「M5×16」というワッシャーを使っています。（M5×16ワッシャーの穴はφ5.5mm、輪っかの幅は5mm、厚み1.6mmでした。）ここで重要なのが、輪っかの幅。これがネオジム磁石のサイズと同じか大きくないといけません。輪っかの幅がネオジム磁石より小さいと、磁力線が漏れてしまって、磁力線を閉じこめることができません。

■磁力線を閉じこめろ！

2個のネオジム磁石を上の写真のように並べてくっついた状態にして、それを2枚のワッシャーで挟みます。それだけです。

裸のネオジム磁石には鉄球がバチバチバチ…っとくっつきますが（左の写真）、ワッシャーで挟んだネオジム磁石には鉄球がくっつきません。あれ？あの強力なネオジム磁石の磁力はどこに消えてしまったの～？
でも、これでネオジム磁石を安全に持ち帰ることができます(^^)v

■なぜ？
それを説明するには「磁力線」で説明をします。
「磁力線って何？」という場合は、こちら→磁力線を見てみようを見てください。

ネオジム磁石を2つ並べてくっつけた場合のＮ極とＳ極、磁力線の様子は、だいたい左の図のような感じ。磁力線がネオジム磁石の周りにあふれてますから、近くに鉄を近づけると、くっつきます。
2つ並んだネオジム磁石の上下に鉄板をくっつけると…磁力線の様子は、だいたい右の図のような感じ。（灰色の部分が鉄板です。）磁力線は空気中にあふれ出ないで、ほとんどが鉄板の中を通っています。磁力線が鉄板の中を通るのは、鉄板の中の方が通りやすいから（楽だから）らしいです。それは「なぜ？」…それ以上は、私は知らないので説明できません(^^; どこかで「磁石をＮ極とＳ極を対にして、鉄で囲めば磁力は漏れない」と聞いた記憶があるので、やってみたら確かに磁力を閉じこめることができた～(^o^)/
※私、この様に磁力線を閉じこめたネオジム磁石を鞄の中に入れ、その鞄には磁気記録の銀行カードが入った財布も入れて、何ヶ月もその状態ですが、銀行カードはちゃんと使えてます。つまり、こうしておけば、ネオジム磁石が磁気記録を破壊することはない。と実証できてます(^^)v

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磁力線を閉じ込めろ！ 動画もどうぞ。

ネオジム磁石の方位磁針（この実験でも磁力線が閉じ込められるのが分ります）

※ネオジム磁石を使った実験の関連記事
・ネオジム磁石はすごいゾ！【ガウス加速器】
・ネオジム磁石はすごいゾ！【磁石がゆ～っくり落ちるパイプ】
・超簡単モーター

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※この記事の作成日は 2010/07/26
～.dion.ne.jp/~kagaku というサイトに載せていましたが、ホームページサービス（dion.ne.jp）が利用者減少のため2017/10/31で終了したので、ホームページのコンテンツをブログに移しました。

磁力線を見てみよう～【磁力線可視化装置】を作る

「装置」と言うほどの物じゃありませんが(^^;
磁力線は3Dで理解することが大切だと思うのです。

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磁石にはN極とS極があって、異なる極（N極とS極）は引き付け合うけど、同じ極同士（N極とN極、または、S極とS極）は反発します。…と、小学生に説明したら、学校では「反発」じゃなく「互いに退(しりぞ)け合う」と教わったよ～とのこと。。。（へ～そうなの～）

で、磁石の力のことを「磁力」と言います。磁石の力は「磁力線」で説明されます。磁力線はN極から矢印が出て、S極に矢印が入るように書きます。（矢印の向きは昔決まったお約束）

N極とS極を向き合わせて置くと…N極から出た磁力線が真っ直ぐにS極に入って～引き合う気がするね。

N極とN極を向き合わせて置くと…矢印がぶつかって～反発する（互いに退け合う）感じが分かるね～。
でも、磁石の周りに磁力線なんて見えないよね～。ほんとに磁力線なんてあるの～？

では、磁力線を見てみましょう…と、よく見せられるのが、磁石の上に紙かプラスチックの板を置いて、その上に砂鉄をまいて磁力線を見るというもの。ほら、砂鉄が磁力線に沿って並んだでしょ～。
でも、この方法、子供たちに試させてみるのはいまいちです。
砂鉄をこぼすと掃除しなくちゃならないし～
こぼした砂鉄を磁石で集めても、それを剥がすのが大変だし～
異なる極、同じ極を向かい合わせた場合など、いろいろな場合の磁力線の観察がやりにくいし～
磁力線は３次元空間に広がっているのですが、これだと２次元の広がりしか観察できないのです。

そこで、（砂鉄ではなく）カラークリップを短く切ったものを蓋付きのプラスチックカップに入れて、カップの外側に磁石を置き一振りすると…　お～！短いカラークリップが磁力線に沿って並んでる～！しかも3Dだ！！

■用意するもの
◆カラークリップ（適量：10～100個ぐらい）
◆ペンチ（バネ付きで、握って切った後、自動的に開くものがよい）
◆短めの棒磁石（ちょっと強力なものが観察に適してます）2個以上
◆透明な蓋付きのプラスチックカップ

■カラークリップを切る
カラークリップを真っ直ぐに伸ばして、ペンチで2～3mmの長さに切ります。 カラークリップを真っ直ぐに伸ばすと、87mmくらい。これを2～3mmの長さに切ると、1本のカラークリップで約30回ペンチでパチパチ切ることになります。 100本だったら3,000回ペンチでパチパチ…　手にマメができちゃいますから、最初は10本ぐらい切って観察してみましょう。でも、10本ぐらいだと量が少なくて、観察したときこのページの写真のようにはなりません。ですから、後は自分の気の済むまでカラークリップをパチパチ切ってください(^^;

■観察してみよう

透明なプラスチックカップに、細かく切ったカラークリップを入れ蓋をします。カップの底に短めの棒磁石を横向きにくっつけて手に持ち、カップと磁石を縦に一振りすると…　カラークリップが磁力線に沿って並びます。

2本の棒磁石を縦向きにくっつけて離したら、そのままの向きで、1本の棒磁石をカップの上に、もう1本をカップの下に…2本の磁石を持ったままカップをはさむようにして、カップと磁石を縦に一振りすると…　カラークリップが2本の磁石の間に縦に並びます。異なる極（N極とS極）が引き付け合うときの磁力線は、こうなっているんだよ～。

次は（そのまま）下側の磁石を逆向きにしてみよう。同じ極同士（N極とN極、または、S極とS極）が反発することになるから…　ほら、カラークリップが花のように開いた！

4本の棒磁石をカップの周りに十字において、それを手に持ってカシャと振ると…　こんな風になる。
お～！これは磁力線アートだね～(^o^)/　いろんな磁石の配置を試して、磁力線アートを楽しんでみよう！

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※この記事の作成日は 2008/09/30
～.dion.ne.jp/~kagaku というサイトに載せていましたが、ホームページサービス（dion.ne.jp）が利用者減少のため2017/10/31で終了したので、ホームページのコンテンツをブログに移しました。

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※2020/06/20追記
この【磁力線可視化装置】で是非やってみてほしい実験が『磁力線を閉じ込めろ！』
▼2本の棒磁石を並べてくっつけた状態で磁力線を見ると…

↑N極とS極の間に磁力線がありますね。

▼2本の棒磁石の端面に鉄板をくっつけると…

磁力線が消えました！
磁力線はどこにいっちゃったの？

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※2020/10/14 この記事の内容を動画にしました。

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※関連記事
2018/03/24 ネオジム磁石を安全に持ち帰る方法…磁力線を閉じ込めろ！

2018/04/26 RikaTan 2018年6月号…観察・実験・ものづくり『ネオジム磁石はすごいゾ！』

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