ペットボトルの水を早く出す4（ストローを入れる）

まずは見てみよう！

どんな実験？

実験手順と種あかし

• 長いストローを用意して、これをペットボトルに入れるとどうなるか、たしかめてみましょう。
  
• まずストローの口を指でおさえます。これをペットボトルの中に入れます（ストロー内は空気で満たされています。指を離さないように）。
  
• ペットボトルをさかさまにするのと同時にストローの口をおさえている指を離します。
  
• 水はいきおいよく流出します。流出時間は6.00秒で、はじめの実験（14.14秒）の半分以下に短縮されました。
  
• 長いストローがない場合は、ビニールホースなどでもできます。短いストローしかない場合は、それでためしてみてください。結果はどうなるでしょうか。
  
• この実験は、はじめにストロー内が空気で満たされていることがポイントです。
  
• 次に、ストロー内に水が入っている場合はどうなるか、たしかめてみましょう（失敗例）。
  
• まず、ストローの口をおさえずにペットボトルに入れます（中は水で満たされる）。
  
• ペットボトルをさかさまにすると、ペットボトルの口付近では、ストローの外側から空気が吸い込まれ、水の流出がじゃまをされていることがわかります。流出時間は12.98秒でストローの効果はほとんど出ていません。このように、ストロー内に水が入っている場合は失敗します。
  
• ストローの下端は大気圧、上端の水圧は大気圧より低くなっています（上下の高さの分だけ浅い上部は水圧が下がる）。前半の実験では、ストロー内は空気なのでこの圧力差によって空気は上向きに流れます。つまり、吸い込まれます。しかし、後半の実験ではストロー内の水の重さがあり、これを吸い上げることができず、空気の通り道が確保できなくなったのです。空気はストローのまわりから吸い込まれて泡がたくさんできます。空気の通り道としてストローが機能していないのです。
  （途中から流出が速くなりますが、これはペットボトル内の水面がストロー上端より低くなったときに、ストロー内の水が流出して空気で満たされて、ストローからの空気の吸い込みが始まったからです）
  
• この実験動画はJSPS科研費 18K03956の助成を受けて制作しました。

【キーワード】	水の流出、水深と圧力
【関連項目】	水の高さとエネルギー
【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、P98－101. 石綿良三「図解雑学流体力学」ナツメ社、P18－19、P192－193.

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