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掲載日:2018年3月19日

「科学者になりたい!」実施レポート(平成29年度)

教室の概要

   平成29年12月9日(土曜日)に、青少年夢のかけはし事業「科学者になりたい!」を、日本工業大学(宮代町)で開催しました。

   講師は、同大学の佐藤杉弥先生、服部邦彦先生、梅谷篤史先生、狩野みか先生です。日頃から先生方の下で勉強している学生もアシスタントとして参加してくださり、科学の魅力について教えてくれました。

教室の様子

この教室では、前半はサイエンスショー見学、後半はコース別の工作・実験を行いました。

サイエンスショーでは「“超”を体験しよう!」と題した実験を披露してくれました。

まずは、「超低温」の体験です。液体窒素を使って、超低温では物がどのように変化するかを実験しました。最初に、ネギを液体窒素の中に入れて冷却してみます。すると、液体窒素からもくもくと白い煙がでてきました。これは、ネギの中にある水分が急激に冷やされて、冷気として出ているそうです。10秒ほど液体窒素に入れた後、ネギを取り出すとカチコチになっていました。先生が力を入れて掴むと、簡単に粉々になり、刻みネギになってしまいました。参加者は身を乗り出して「おぉ!」という声を上げていました。次に、ふくらました風船を入れてみます。割れてしまうのではないかと、耳を抑える参加者もいました。結果は、割れることなくしぼんで小さくなってしまいました。冷却すると体積が減るため、しぼんでしまうらしいです。この風船を液体窒素から取り出し、温めると風船はまたもとの大きさまでふくらみました。液体窒素はマイナス196度で、最も低い温度はマイナス273度だそうです。

     

次に、「超高圧」の実験です。物質は全て小さな粒でできており、水を冷却すると粒が動けなくなって個体(氷)になるそうです。この実験では、冷却せずに、水を押し潰して粒を動けなくすることで、氷を作ります。天然で最も硬い物質であるダイヤとダイヤで押し潰す装置を使って、水を押し潰していきます。すると、超高圧氷ができあがります。この氷は、冷やしていないので冷たくないそうです。また、押し潰しているので密度が高く、水に沈みます。また、この装置を使って押し潰したカップヌードルを見させてもらいました。小さな小さなカップヌードルに、参加者はまたもや「おぉ!」と声を上げていました。

  

最後は、「超高温」の実験です。低温と違い、高温に限界はないということをまず教えてもらいました。そして、水を温めると水蒸気になり、更に1万度まで温めるとプラズマになるそうです。今回は、プラズマを作る実験を見させてもらいました。透明の筒に入った水を、装置を使って水をぐんぐん温めていくと、バチバチとプラズマができました。参加者からはやはり「おぉ!」と声が出てきました。次に、この筒から空気を抜くと、プラズマはぼんやりとしてきます。これは蛍光灯の原理と同じらしく、プラズマは真空状態では太っていくそうです。北極や南極で観測できるオーロラも、太陽から地球へと運ばれてきた太陽風(プラズマ)が発光しているそうです。オーロラがぼんやり薄く見えるのは、空気が薄いからだそうです。参加者は、真剣に頷きながら先生の話を聞いていました。最後に、人間が作り出した「超高温」は5億2,000万度だと教えてもらいました。太陽の中心が約1,500万度なので、太陽よりも遥かに高い温度を人間が作り出していることに、参加者だけでなく保護者も驚いているようでした。

  

次に、コース別の工作・実験です。参加者は、「不思議な万華鏡」「LEDカラーライト」「ミニホバークラフト」「骨伝導スピーカー」の4コースに分かれて工作・実験を行いました。

「不思議な万華鏡」は、偏光板の不思議を学ぶものです。服部先生が担当してくれました。

光には波の性質があり、普通の光は色々な方向の波が混ざっているそうです。光が偏光板を通ると、ある方向の波の光だけが偏光板を通り抜けられ、まっすぐになるそうです。セロファンテープはどこにでもありますが、光を屈折させる性質をもっているそうです。セロファンテープによって屈折した光が偏光板を通り抜けるとき、特殊な光に変化するそうです。とても難しい内容に参加者たちは神妙な表情でしたが、万華鏡から綺麗な光が浮かび上がると、喜びの声をあげていました。

  

「LEDカラーライト」は、鉛筆の芯が電気を通す性質を利用し、LEDライトを点灯させる実験です。佐藤先生が担当してくれました。

LEDライトが点灯する回路の両端にクリップをつけ、2つのクリップを鉛筆で塗った紙につけ、回路の中に鉛筆が入ってもライトがつくことを実験しました。また、鉛筆の色の濃いところと薄いところで、LEDの明るさを変える実験をしました。回線の接続や抵抗器の作成など、普段やったことのない作業に参加者は苦戦しながらも、一生懸命に取り組み、明るさ変化を楽しんでいました。

   

「ミニホバークラフト」は、ホバークラフトの原理を用いた実験です。梅谷先生が担当してくれました。

本物のホバークラフトは、本体の下に風を吹き付けて浮かび上がらせることで、簡単に移動できる乗り物です。今回は、発砲スチールでできたカップ形の小さな容器を使って実験しました。あらかじめ用意していただいた風を吹き付けるための特別な羽根にモーターをつけ、その羽根や電池を容器につけて実験装置を作成しました。完成したものをテーブルの上に置いてスイッチを入れると、きちんと装置が浮き上がり、少し力を加えるだけでなめらかに動きました。うまく動かなかった参加者は、真剣な顔で原因を探しだし、最後にはなめらかに動くミニホバークラフトを完成させました。参加者はみんな楽しそうに動かしていました。

     

「骨伝導スピーカー」は、顔などの骨を通じて音を聞く実験です。狩野先生が担当してくれました。

今回は、ボビン(小さな糸巻きのようなもの)に銅線を何重にも巻き付け、ボビンの片側に小型の強力なボタン型磁石をつけることで骨伝導スピーカー(本体)を作成しました。銅線の両端を音楽プレーヤーに差し込むジャックのケーブルとつなぐと、本体が振動し始めました。このとき、本体から音は聴こえませんが、これを顔の骨に押し当てると、なんと音が聴こえました。他にも、身近にあるモノにもスピーカーを押し当てて不思議そうに音を聴いている参加者の姿が印象的でした。

  

参加者は、サイエンスショーとそれぞれの実験を通じて、「不思議」を理解する科学者の第一歩を歩み始めたのではないでしょうか。科学の魅力と奥深さを改めて実感した1日になったと思います。

参加者の感想

 参加者からは、「今まで作った万華鏡の中で一番しくみや偏光板についての説明が分かり易く実験が楽しかった」「ふだんあまりできない体験ができて楽しかったです。またLEDライトを自分で作る事で科学の楽しさがわかり色々な事が知れて良かったです。」「超低温や超高温、超高圧などの実験を見たり様々な事を教えてもらい自分で骨伝導スピーカーを作れたからとてもためになった」などの感想が寄せられました。

関連する情報

お問い合わせ

県民生活部 青少年課  

郵便番号330-9301 埼玉県さいたま市浦和区高砂三丁目15番1号 衛生会館3階

ファックス:048-830-4754

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