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ペットボトルと醤油差しの「浮沈子(ふちんし)」仕組みと作り方を紹介します
記事の目次
サマリー
ペットボトルとお魚醤油さしを使って、浮沈子（ふちんし）の実験遊びをしてみましょう。ペットボトルを押すと浮いていた魚がふわふわと沈み、手を離すとふわふわ浮かびます。子どもたちの「なぜ？」といった知的好奇心を遊びながら養います。
醤油差しを様々な色に塗ったり、ペットボトルを装飾することで、自分好みの水族館のような出来栄えにすることも出来ます。
記事の執筆者
浮沈子とは？仕組み・原理を簡単に解説
浮沈子とは
浮沈子とは、水の浮力と重力を利用したおもちゃで、あそびながら科学の基本原理を学ぶことができます。
浮沈子は通常、ペットボトル等を水で満たし、その中に入れた醤油さしなどの空気の入る容器です。
ペットボトル等を外から押したり、手を離したりすることで醤油さしなどの容器が沈んだり、浮かび上がったりする様子を観察することができます。
小学生が、重力・浮力についてあそびを通じて体験することが出来る、実験あそびです。
浮沈子の仕組み・原理
浮沈子が沈む仕組み・原理
①水の入ったペットボトルを押すと、中の圧力が高まります。
②浮沈子に対する外からの圧力が高まります。
③浮沈子の中の空気が圧縮されます。
④空気の体積が減り、浮力が減少します。
⑤浮力より重力が大きくなり、浮沈子が沈みます。
浮沈子が浮かぶ仕組み・原理
①ペットボトルを元に戻すと、中の圧力が低下します。
②浮沈子への圧力も低下します。
③浮沈子の中の空気への圧力も低下します。
④空気の体積が増加し、浮力も増加します。
⑤重力より浮力が大きくなり、浮沈子が浮かびます。
参照
Jaxa 宇宙教育センター
https://edu.jaxa.jp/materialDB/contents/material/pdf/79209.pdf
浮沈子の仕組みは潜水艦に使われている
浮沈子は、潜水艦が浮き沈みするのと同様の仕組みで浮き沈みしています。
潜水艦が沈む時は海水を外から取り入れて中の空気は外に放出、逆に浮かぶときは海水を外に出しつつ貯蔵してある圧縮空気をタンクの中に噴出します。
参照
潜水艦のメカニズム
http://www.jmss.jp/subtech.htm
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浮沈子のあそびのコツや子どもへの声かけ
最初にペットボトルを軽く押してみせて、浮沈子がゆっくりと沈む様子を見せてあげます。
次に、ボトルを押す力加減を変えるとどうなるかを一緒に試してみましょう。強く押すと素早く沈み、そっと押すとゆっくり沈むことに気づかせることができます。
この遊びを通じて、浮沈子の動きがどのように変わるかを観察し、「どうしてだろう？」と考えさせることが大切です。
例えば、「ボトルを強く押すと、早く沈むのはなんでだろう？」と尋ねると、子どもたちは圧力がかかるとどうなるかを考えるきっかけになります。
遊びの最後には、「他のもので浮沈子を作ってみようか？」と提案することもできます。ペンキャップやおもちゃなど、家にあるもので新しい浮沈子を作ってみることもできます。
異なる素材や形のものを使って実験することで、他にも多くの発見を楽しむことができるはずです！！
材料：
ペットボトル
魚型の醤油さし
油性ペン
重り（今回は小さなねじを使用しました）
あそびかた・作り方
ペットボトル、醤油さし、油性ペン、重りを準備します。
醤油さしに色を塗ります。
醤油さしの蓋に重りを付けます。（セロハンテープで付けました）
醤油さしに水を入れ、水を入れたグラスに浮かせてみます。醤油さしには、写真のように水面から尻尾が少し出て浮かぶくらいの量を入れてください。
ペットボトルに醤油さしを入れて、水を満杯入れます。
ペットボトルをグッと押すと、醤油さしがゆっくり沈んでいきます。
手を離すとゆっくり浮かび上がります。
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