活動内容

空気の輪

まずは見てみよう!

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どんな実験?

実験手順と種あかし

  • 空気の輪を作るイルカがいます。このような空気の輪を作ってみましょう。
  • 水槽の中にエアポンプを使って細かい空気の泡を出しています。
  • 牛乳やジュースの紙パックの側面に丸い穴を開け、空気砲と同じ形にします。
  • この紙パックを水に沈めて、空気砲と同じように両側から紙パックを勢いよく押します。できるだけ短い時間で瞬間的に押すほどうまくできます。
  • 紙パックを押すと空気砲と同じように穴から吹き出す水はコアとなり、その周囲に渦輪ができます。
  • この渦輪が空気の泡のところを通過すると、泡が丸くつながって空気の輪ができます。はじめから空気を輪っかにして吹き出す必要はないのです。
  • 渦は回転していることによって、外側ほど高圧、中心に近いところほど低圧になります。水よりも軽い(密度が小さい)空気は圧力の低い渦の中心線上に集まります。これは遠心分離で密度の大きな物質が回転の外側に集まったことと同じ原理で、逆の現象が起こったのです。
  • うまく空気の輪を作るコツは、すばやく(より短時間で)紙パックを押すこと、エアポンプからの空気の泡はできるだけ細かくしておくことです。
  • 動画の実験とは別の方法として、泡の出る入浴剤でもうまくやればできるかもしれません。また、気泡を発生させなくても紙パックの中に適度に空気が混ざっていれば原理的には空気の輪ができるはずです(まだ、実現はしていませんが)。
【キーワード】 渦、渦輪
【関連項目】 空気砲自由渦と強制渦遠心分離
【参考】

日本機械学会編「流れのふしぎ」講談社ブルーバックス、P52−61.

更新日:2013.6.1