活動内容

ふしぎな粉

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どんな実験?

実験手順と種あかし

  • 青い粉と赤い粉があります。青い粉、赤い粉の順番で容器の中に入れます。上に赤い粉、下に青い粉になります。
  • 容器の口をふさいで、激しく振ってみます。2種類の粉は混ざり合います。
  • 次に、上下に細かく振動させると、はじめと上下が入れ替わって、上に青い粉、下に赤い粉になります。
  • 次に、容器に水を入れてよく振ります。置いてしばらく待つと、再び上下が入れ替わって、上に赤い粉、下に青い粉になります。
  • 何が起こったのでしょうか?
  • 種あかしをすると、2種類の粉は岩絵具だったのです。岩絵具とは、日本画を描くときに使う顔料で、岩石を細かく砕いたものなどで、これをニカワ(固着させるため)などと混ぜて使います。粒子の大きさで番号(通常5番から13番と白)が付いていて、番号が大きいほど小さな粒子になります。
  • 今回、青い粉は群青の特粗(5番相当)、赤い粉は岩赤の10番を使いました。
  • 空気中で上下に振動させると、小さな赤い粉が青い粉のすきまに入り込み、だんだん下に落ちていきます。上に大きな青い粉、下に小さな赤い粉になります。
  • 次に、水を入れてよく振ってから、粉が沈むのを待ちます。上に赤い粉、下に青い粉になります。
  • 粉の粒にはたらく水の抵抗の大きさは、粒の大きさ(長さ)のほぼ2乗に比例するという性質があります(たとえば、大きさが2倍なら水の抵抗はおよそ4倍になる)。
  • 粉の粒にはたらく重力の大きさは、粒の大きさ(長さ)の3乗に比例するという性質があります(たとえば、大きさが2倍なら重力は8倍になる)。つまり、粒が大きくなるほど重力は非常に大きくなります。水の抵抗の大きさが大きくなるのよりも重力のほうがもっと大きくなります。そのため、同じくらいの密度の粒では、粒の大きなもの(この実験では青)ほど速く沈むのです。
【キーワード】 抗力、水の抵抗
【関連項目】 大きい球と小さい球2(同密度)
【参考】 石綿良三「図解雑学流体力学」ナツメ社、P72−75.
更新日:2018.10.1