試してフシギ

アルキメデスのポンプくるくるとらせんを登る水(No.85)

くるくるとらせんを登る水 くるくるとらせんを登る水

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

アルキメデスの揚水ポンプは、傾斜した筒の中のらせん状のスクリューを回転させて連続的に水をくみあげる木製のポンプで、船底にたまった水をくみ出したり、古代エジプトでは水位の低いナイル川の水をくみあげるために使われたということです。今回は同じ原理で水を移動させるポンプの模型を作ってみましょう。でも、回転させることでどうして水が低いところから高いところへ移動するのでしょう?

そうかなるほど

【図-1】では水は一番低いAの位置にあります。ポンプを矢印の方向に90度回転させるとAの位置が高くなるため、低い位置にとどまろうとする水はBの位置に移動します。【図-2】さらに90度回転させると、同じように水はAやBよりも低い位置にあるCに移動し【図-3】、さらに回転させるとD、Eへと移動します【図-4】。ポンプを回転させることでこれらの移動がくり返され、水がらせん状のチューブの中を登るのです。

1. 500mlペットボトル 3本
(円筒形のもの)
2. 耐寒透明チューブ 2m
(内径9mm、外径13mm)
3. ペットボトル用
ロングストロー 2本
4. 水彩絵の具
5. 紙コップ
6. カッターナイフ
7. 刃先の円い彫刻刀
8. プラスチック用強力接着剤
9. 透明ビニールテープ

工作の完成品

[工作の注意]

・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あり、工作の完成品は市販品と同等、もしくは代用品となるものでは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。
・工作を行う際は、必ず手順を読んでから行ってください。
・刃物や器具の取り扱いには十分注意し、ケガをしないようにしましょう。
・小学生など低年齢の方が実験を行う場合は、必ず保護者と一緒に行ってください。

  • 1

    ペットボトル(A)のキャップと底にストローの入る大きさの穴をあけ、図のようにつないだストローを差し込みます。穴から空気がもれないようにストローの周囲に接着剤をぬります。

  • 2

    ペットボトル(B)(C)それぞれの側面にチューブを通す穴をあけ、底から4cmのところで切ってペットボトル(A)の上下にかぶせます。つなぎ目から空気がもれないようにしっかりビニールテープで止めます。

  • 3

    ペットボトル(C)の側面の穴にチューブを差し込んで接着剤で固定します。

  • 4

    図のようにチューブをペットボトル(A)にらせん状に巻き付け、端をペットボトル(B)の側面の穴に差し込んで接着剤で固定します。

  • 5

    紙コップに水を入れ、水彩絵の具を溶かしてペットボトル(B)の中に注ぎます。約2杯分(250~300ml)が適量です。

[実験の注意]

・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あり、工作の完成品は市販品と同等、もしくは代用品となるものでは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。
・実験を行う際は、必ず手順を読んでから行ってください。
・刃物や器具の取り扱いには十分注意し、ケガをしないようにしましょう。
・小学生など低年齢の方が実験を行う場合は、必ず保護者と一緒に行ってください。

  • 1

    ペットボトル(B)を下側にして斜めに持ち、回転させると水が上のペットボトル(C)側に移動していきます。水がくみ上がったら上下を逆さにして回転させます。同じように水が移動します。

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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