試してフシギ

見えない流れを見る(No.63)

見えない流れを見る 見えない流れを見る

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

どうしてなのかな?

空気や水の流れの中に障害物があると、下流側の流れが乱れます。流れの速度や障害物のかたちによって、その乱れ方はいろいろ変わります。飛行機や自動車のデザインをするときには、この流れの乱れ方を知ることが大切になります。でも、空気の流れは見えません。
どうすればよいのでしょう?

そうかなるほど!

空気の流れの中に目に見えるものを混ぜれば、流れを見ることができますね。たとえば、空気の流れを調べる風洞実験ではけむりを流したり、小さな旗や短い糸を並べたりして空気の流れを見えるようにしています。今回はドライアイスの気流を使って流れのようすを観察してみましょう。
流れの中に円柱を置くと、流れがゆるやかなときには乱れがありませんが(図1)、流れが速くなると下流側には互いに反対方向に回転する一対の双子のうずができます(図2)。障害物のかたちや流れの速度、流れる物質の密度や粘性によって流れのパターンはさまざまに変わります。いろいろ試してみましょう。

・片面のり付ボード 1枚
(A2サイズ:タテ59.4×ヨコ42×厚さ0.5cm)
・ペットボトル(2L) 1本
・ストロー 1本
(中間で曲がるタイプ)
・台所用水切りネット 1枚
・黒い厚紙 1枚(60×20cm)
・ドライアイス 300g程度
・軍手
・かなづち
・はさみ
・ポリエチレン用接着剤
・カッターナイフ
・彫刻刀
・0.5cm幅両面テープ
・セロハンテープ
・長めの定規

  • 1

    ボードを図のように切りわけます。
    (A)の表面に黒い厚紙をはり、(C)の中央にストローを差しこむ穴を彫刻刀であけておきます。

  • 2

    水切りネットを図の大きさに切り、まるめてセロハンテープでとめます。

  • 3

    まるめたネットを(A)の上に置き、両面テープを使って図のような台を組み立てます。

  • 4

    ペットボトルのキャップに彫刻刀で穴をあけ、ストローを差しこみ、穴の周囲を空気がもれないよう接着剤で密封します。

  • 1

    工作した台を斜めに置き、容器のキャップ(円形)や消しゴム(四角)などを置きます。

  • 2

    40℃程度のお湯をペットボトルに半分ほど注ぎます。かなづちで細かくくだいたドライアイスを数個入れ、キャップをしてストローの先を(C)の穴の中に通します。

  • 3

    ドライアイスの白いけむりが障害物の下流側にいろいろなかたちをつくります。

    台の傾斜角度や置くもののかたちを変えてみましょう。いろいろな流れを見ることができます。

NGKサイエンスサイトで紹介する実験は、あくまでも家庭で手軽にできる科学実験を目的としたものです。工作の完成品は市販品と同等ではなく、代用品にもならないことを理解したうえで、個人の責任において実験を行ってください。

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