穴の開いたペットボトル4（穴が１つの場合）

まずは見てみよう！

どんな実験？

実験手順と種あかし

• 前に「穴の開いたペットボトル」と「穴の開いたペットボトル2」という実験を公開しました。今回は、それらの実験の応用です。問題形式ですのでメモ用紙と筆記用具を用意してください。
  
• ペットボトルの側面に、それぞれ直径4mm、10mm、12mmの穴を開けておき、テープでふさいでおきます。これを水で満たしてキャップをしっかり閉めておきます。
  
• まず、一番小さな直径4mmの穴を開けてみます。中の水は出てきません。これは、水の表面張力によって水面が破れないように引っ張られているからです。
  
• 次に直径10mmの穴を開けてみると、少しずつ水が流れ出て、これと入れ替えに空気が吸い込まれて気泡が浮いていきます。
  
• 最後に直径12mmの穴を開けてみると、水が連続して流れ出て、これと入れ替えに空気が吸い込まれて連続的に気泡が浮いていきます。
  
• 穴が大きくなるほど穴の上下の高さの差が大きくなり、水の圧力の上下の差が大きくなります。この圧力差が大きくなると、表面張力で支えることができなくなり、水の流出と空気流入が起こるのです。
  
• さらに、表面張力は小さなものや小さな現象の場合ほど影響が強く現れるという性質があります。そのため、小さな穴では表面張力によって流出を止められ、大きな穴では止められないというはたらきもあります。

【問題】ペットボトルを前に傾けると、穴から水は出るのでしょうか、出ないのでしょうか。
問１	直径4mmの穴 ①こぼれない　②少しずつこぼれる　③連続してこぼれる
問２	直径10mmの穴 ①こぼれるのが止まる　②少しずつこぼれる　③こぼれる量がふえる
問３	直径12mmの穴 ①こぼれるのが止まる　②こぼれる量がへる　③こぼれる量がふえる

【キーワード】	表面張力、深さと圧力
【関連項目】	穴の開いたペットボトル、穴の開いたペットボトル2
【参考】	石綿良三・根本光正「流れのふしぎ」講談社ブルーバックス、P62－67、P38－41.

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