気泡

速く浮かぶのは(No.112)

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速く浮かぶのは 速く浮かぶのは

実験監修:名古屋市科学館学芸員 佐伯平二 
※監修者の役職は掲載当時のものです。
企画制作: 日本ガイシ株式会社

実験の説明

どうしてなのかな

合成洗濯のりの中を、泡が光を反射して銀色に輝きながらゆっくりと昇って行きます。思いのほかきれいな光景ですね。大きな泡や小さな泡をつくって観察すると、小さな泡の方が大きな泡よりもゆっくりと上昇することがわかります。大きな泡が小さな泡に追いついたりしますよね。どうして小さい泡の方がゆっくりと上昇するのでしょう?

そうかなるほど

液体の中の気泡には、液体と気体との密度の差によって生まれる浮力(上昇しようとする力)と、液体の粘性によって生まれる抗力(下向きの力)などが加わっていますが、浮力は気泡の体積に比例し、抗力は気泡の断面積(投影面積)と上昇速度の2乗に比例します。球の体積は半径の3乗に比例し、断面積は2乗に比例しますから、気泡の半径が大きくなったときには、断面積の増え方にくらべて体積の増え方のほうが大きくなります。つまり、半径が大きくなるほど抗力よりも浮力の増え方のほうが大きくなるため、大きな気泡ほど上昇する速度が速くなるのです。このことは水の中でも同じですが、粘性が高い合成洗濯のりの中では抗力が大きいために上昇速度が遅くなり、その差が見やすくなっているのです。また、合成洗濯のりの中の気泡は上下方向に少しだけつぶれたような形をしていますが、粘性がさらに高い液体の中では引き伸ばされたような形になります。単純そうに見える気泡にも、まだまだ不思議はいっぱいありますね。

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