NPO ふくい科学学園「青少年のための科学実験教育モデル事業」：公開テキスト(I)（平成２８年度 NTT ドコモ市民活動助成事業）「シャボン玉と空気砲の実験」
ストロー

膜の厚みが変化し、色が変わる（左上）、背景を暗くしてシャボン玉の色を見る（右上）ペットボトルで小さい空気砲を作る（左下）、段ボール空気砲の出口で見える空気の渦（右下）

なまえ

名前1

I . シャボン玉の実験
まくあつ

１．シャボン膜の厚さによって色が変わる
・シャボン玉が色づくのは、膜の厚さによるものであり、丸い形などによるのではないことを理解してください。
・金魚すくいの輪をシャボン液につけ、持ち上げて斜めに傾け、膜の表面の色に注目しま
まく

うすす。最初は膜が厚いので色は現れません。時間とともに液は流れて膜は段々薄くなり、そしまじょう

しまれとともに、上の方から縞 状 の色が現れてきます。縞は赤、緑、青と色づいています。縞のかんかく

うす

間隔がだんだん開いていき、そのうち上の方は色が消え（膜が薄くなり過ぎても色は現れこわない）、そしてついに膜は壊れてしまいます。
注意：膜の表面で光が反射して、膜がピカット光るように目の位置を決めて下さい！
金魚すくいの輪を液につける膜を傾ける、最初、色はでない

膜の上の方から色が出てくる
目にシャボン液が入ったら

２．ヨーグルト容器にシャボン玉を固定する

すぐに水で洗いましょう！

・シャボン玉の膜から美しい色がでますが、ふつうシャボン玉は飛ばしてしまうので、その美しい色をじっと見ることはできません。今回は、ヨーグルト容器（十勝ヨーグルト）にシャボン玉を固定して、色をじっくり楽しみます（小さいプラコップでもできます）。
・ヨーグルト容器の口をシャボン液に浸してから持ち上げると、容器の口にシャボンの膜まくふくが出来ます。ストローで吹くと膜が膨らみます。
はいけい・シャボン玉の色はごく弱い光なので、シャボン玉の後（背景）が明るいとほとんど色は見せんめいえません。シャボン玉の後が暗いと色が鮮明に見えます。
2ストロー

シャボン玉の後に黒いついたてを

シャボン玉の後が明るいと色がは置く。色がはっきり見えるっきり見えない。

はっきり見える
はっきり見える・シャボン玉を飛ばしたいときは、シャボン玉と容器をいっしょにひっくり返してから、容器を上に向かってスット引き上げます。するとシ
きりはなう

ャボン玉が切り離され、空中に浮かびます。
・容器を浮いているシャボン玉の下に近づけ再容器からシャボン玉をきりはなす

びシャボン玉をつかまえてみましょう！

３．ヘリウムガスを入れ、シャボン玉を飛ばす・シャボン玉を少しふくらませたのち、ヘリウムのガスをストローの穴から送ります。
シャボン玉を切り離すと、シャボン玉は空気だけの場合に比べて軽いので天井まで飛んでいきます。
一人ずつ、スタッフにガスを入れてもらいます。
ガスの注入は少しで良いです。
プラスティックのコップ（約 425 ミリリットル）などを使うと、より大きなシャボン玉ができます！
プラコップに穴をあけ、ストローを差し込み、吹きます。
この実験をするときは、飛び散ったシャボン液が目にはいらないように、目がねをかけてください！
3

４．大きな容器で大きなシャボン玉を固定する
・ヨーグルト容器では大きくふくらませても、せいぜい直径８ｃｍ程度のシャボン玉です。
もう少し大きなシャボン玉を固定するために、ウエットティッシュの容器を使います。
せんめい

シャボン玉は直径１５ｃｍ程度に大きくなりますし、膜の色はより鮮明になります。
空気はポンプ（１００円ショップで入手）で送ります。縞状（しまじょう）の美しい膜ができることに注目してください。

ウエットティッシュの容器にふたに４つの穴をあけ、４つが重なったまく

シャボン玉を作る

まくシャボン玉を作る（さかいの膜に注目）

つきぬ５．シャボン玉の膜を水が突き抜ける・針のついた注射器（針の先は落とし・注射器に水を入れて、水をジェットのように押し出つき

ぬ

し、その水ジェットを膨らませたシャボン玉にあててみます。あれ不思議、水は突き抜けますが、シャボン玉に変化はありません。
（注意：注射器の針は先をつぶしておきますが、取り扱いは注意！スタッフのみ使用）
・スポイドを使ってシャボン玉の上側から水滴を落としてみます。

水滴4つつじょう６． 筒 状 の大きなシャボン膜を作る・金魚すくいに用いる輪をシャボン液につけて、それを水平に保ちながらそっと持ち上げ
えんとうます。すると膜は円筒パイプのように伸びてきます。さらに持ち上げると、円筒の底の径
ひょうめんちょうりょく

ちぢが小さくなって、ついに液から離れてしまいます。これは膜の表 面 張 力 によって、膜が縮まろうとする力が働くためです。

輪をシャボン液につけてそっと引き上げる

ひょうめんちょうりょく

ついに膜は液から離れる

・上の実験で、膜には円の中心方向に引く力が働いています。
この力は円の直径が大きいほど小さくなります。そこで直径が１５ｃｍ程度の輪投げでやってみましょう（右図）。
・大きな円形状のパイプ（フラフープの輪（直径約７０ｃｍ））を使って実験すると、テレビなどで見る科学実験ショーで見かける実験ができます（シャボンの液はノリを入れて強くしたものを使います）。

身体の小さい児童が、メガネとマスクをつけて入ります！

5ちぢ

表 面 張 力 が働き、底の方が縮み、

II.

くうきほう

空気砲の実験ともな・空気を段ボールなどの容器に閉じ込めた後、急に穴から 押し出すと、うずを 伴 った空気の流れが発生し（ドーナツの形）、その形がくずれないまま、前方に進んで行きます。

テレビなどでも、よく見る“空気砲の実験”です。自分で体験すると、とても面白いので、家すす庭で、児童と保護者が協力して空気砲を作り、いろいろ実験することをお勧めします。テキストに、空気砲の作り方を“付録”として添付しました。
・段ボールを使って空気砲の実験をする前に、ペットボトルを使った実験をしてみます。

１．ペットボトルから出る煙の輪
・ペットボトルの中に２本の線香の煙を約１分間ため込みます。
・それを水平にして、ペットボトルの側面を手でおし、少しつぶします。
するとペットボトルの中から煙が出てきます。このドーナツ状の煙は回転しながら進みます。
・空気がペットボトルから出るとき、空気とペットボトルの口とのまさつで、空気が内側から外側に向けて回転する運動が生じます、その回転円筒形のペットボトル

こわが持続するために、リング状の輪の構造は壊れることなくまっすぐに進みます。
し・机の上に黒い紙を敷いて、リング状の煙を観察します。煙がはっきり見えるように LEDてうずで出口近くを照らしましょう。実際に出口付近で下の図のような渦が見えます。
手でペットボトルを押し、リング状のうずを作ります
ペットボトルの中に線香の煙（2 本で約 1 分間）をためます

煙が回転している6

しはいけい黒い紙を敷いて、背景を黒くして、LEDてで出口付近を明るく照らします
うず

煙の渦がはっきり見えます。
だんりょく（今回は、弾力性のある容器を使います）
いろいろの容器を用いて煙のリングをつくりましょう！

２．
（付録）段ボール箱で小型空気砲を作る
・親子で空気砲をつくりましょう！材料はホームセンターで購入できます（高さ４９ｃｍ、幅３３ｃｍ、深さ３９．５ｃｍの段ボール（1 枚 226 円））。
・必要でなくなった段ボールを利用しても作ることもできます
かたが、新しい硬 い段ボールを使う方が良いものができます。ガム
テープを使って、すぐに箱型に組み立てられる物を使います。
・布のガムテープで貼り合わせて箱にしたら、厚み５ｍｍの硬い段ボール、ブ３３ｃｍｘ３９．５ｃｍの面の中央に直径９ｃｍの円を描いラタンなどの材料の写真て、カッターで切り抜きます。この穴が、空気が飛び出す穴となります。

貼り合わせた段ボール箱

直径９ｃｍの穴をあける

・２つの側面（39.5ｃｍｘ49ｃｍ）につき、端を５ｃｍ残してカッターで切り抜き、そこはにブラタンの板（34ｃｍｘ43.5ｃｍ））を布テープで貼りつけます。
7

たたく側面に“ブラタン板”を用いることで、性能の良い空気砲ができます！
ブラタンは 1 枚（45 cm x 90cm）が 716 円です。

段ボール箱の側面を切り抜く

側面にブラタンの板を布テープではる・全体を組み立てたら、もう一度すき間が開いていないか注意し、ぬのすき間があれば、布テープで止めます。
・穴が開いている面にはは黒い紙を貼ります。
煙が良く見えるようにするためです。

かしか・空気砲から出て来る空気の渦や、ドーナツ構造を可視可するためには、空気砲の中に線香の煙など入れる必要があります。
そのために、お茶の空き缶（かん）（直径約 7ｃｍ、高さ１２ｃｍ）に砂を入れて、その中に線香を 10 本程度立てます。
かん・缶の上部にはドリルで 4 つの小さな穴をあけ、針金（長さ約７０ｃｍ）を固定しておきます。線香に火を付けたら4 本の針金で支えて、線香の入った缶を空気砲の底におろして、8線香を１０本立てるとじこ

数分間、線香の煙を空気砲の箱の中に閉じ込めます。十分煙がたまったら、針金を引いて、ふた線香の入った缶を、空気砲の外に取り出し、煙が逃げないように蓋をします。

線香を束にして入れると炎が立つことがあり、危険ですので、線香はお互いに離して砂の中に刺してください。この実験は児童・生徒だけでは絶対に行わないように、必ず大人がついて行ってください。
き き かんり

また、危機管理のために、そばにバケツ１杯の水を置いて下さい！

けむり は っ せ い き

今回は、線香にかえて、安全な専用の 煙 発生機（理科教材会社製）を使用します。

３．空気の打ち出し器としての利用
はっしゃ

・空気砲からは、空気のかたまりが勢いを持って発射されます。これを確かめるために、た黒くて薄いビニールシートを垂らして、それに空気砲からでる空気をあててみましょう。
シートと空気砲の出口の距離をだんだん大きくしてみてください。
・空気砲は軽い物体の打ち出し器としても利用できます。空気砲の穴の上にいろいろな物を置いて、垂直上方向に打ち出してみましょう！
たた

かたよっ

・左右の両手の叩 くタイミングが合わないと、物体はどちらかに偏っ て飛び出します。
たた

うまく叩くと、物体はまっすぐ垂直方向に飛び上がります。

たたく

スチロールの球：１ｍ以上

側面を軽く叩くと、人形

ジャンボカップラーメンの容器飛び上がります。

がコトコト踊ります。

が天井まで飛び上がります。

9４．ドーナツ状の煙の輪を見る
た

た・煙を閉じ込めた空気砲の口を水平方向に向け、ブラタンの側面を両手で軽く叩きます（注意：左右の手が同時に側面にあたるように叩くこと）。ドーナツ状の煙の輪がスーと飛び出
れん しゃ き の う

さつえい

し前方に進みます。下の写真はデジタルカメラの連写機能を使って撮影しました。

空気砲から出たドーナツ状の煙が動く様子

５．大型空気砲の実験＜合同実験＞

たくさん・沢山の人に空気砲の実験を見せるには、もう少し大型の空気砲を作る必要があります。
こうにゅう

ホームセンターで 43cm x 50 cm x 59cm の組み立て式の段ボールを購 入 しました。
側面には黒色のブラタン（大きさ 45 cm x 54 cm ）を使用しました。
・空気が出る穴の直径は２２ｃｍと大きくしました。
つ・穴を垂直上方向に向け、風船を穴に詰めて打ち出すと、風船は垂直に３～４ｍまっすぐに飛び上がります。

10すい ちょく空気砲で風船を垂 直 上方向に打ち上げる実験（数メートル上がります）

たくさん

たくさん

・沢山の人に空気砲の実験を見せるときは、煙発生器を使って煙を沢山入れます。

打ち出し直後、直径約３０ｃｍのドー打ち出してから、５ｍぐらい進んでもナツ状構造がはっきりわかります。

まだドーナツ状構造が見えます。

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