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第59回入賞作品 中学校の部 佳作 シャボン玉の模様の不思議 ~なぜ模様が揺らぐのか~ 愛知県刈谷市立雁が音中学校 科学部 シャボン玉班 1年・2年・3年 金子 美風・神谷 悠理・ 都築 佑次郎 ・ 竹田 柚帆 ・ 西村 風花 ・ 林 花菜 ・ 鮒田 有梨沙 ・ 第59回入賞作品 中学校の部 佳作 研究の動機 1学期の中間テストが終わった日に毎年部活動参観が行われている。この部活動は、新1年生が初めて参加する。この日は、顧問の先生が「1年生にとって初めての部活動だから、これで遊んでみよう」と言って、洗剤を出してくれた。シャボン玉作りだった。友達と一緒にシャボン玉を飛ばし、それを眺めていると、シャボン玉の模様がゆらゆらと揺らぎながら、色が変化することに気付いた。この模様の不思議さに興味を持ち、研究に取り組むことにした。 結論と感想 シャボン玉の表面の厚さが変わると、揺らぐ模様の色が変化することが分かった。特に、表面には、下向きに引っぱる力が強く働き、シャボン液が下にたまることで分厚くなるため、縞模様が下降することが分かった。また、表面はシャボン液の流れがあり、温度差が生じた時にシャボン液が対流することで、模様が揺らぐことが分かった。これらのさまざまな要因が複雑にからみ合って美しい模様ができることに感動した。 ページトップへ
誰しも一度は遊んだことのある、シャボン玉。 丸いシャボン玉がふわふわ浮かんでいるだけで、心が踊ったものです。でもその丸いシャボン玉、なぜ丸い球の形をしているのでしょうか知っていますか? 実は簡単なようで、ふかーい秘密があるのです。今回は、その謎について紹介します! 一般的にシャボン玉は、水と石鹸水でできています。それらを混ぜ合わせて膨らませると、シャボン玉の膜は液体なので、 表面張力 が働きます。 表面張力とは、 液体がその表面積をできる限り小さくしようとする力 のことです。その力は、液体によって異なります。シャボン玉に石鹸水を加えるのは、水だけだと表面張力が強すぎて球になる前に形を保てなくなって割れてしまい、石鹸水を入れて表面張力を弱めるためです。 この表面張力によって、表面積を小さくしようとしてシャボン玉の膜は、自らを縮めようとする力が働きます。それにより、シャボン玉内の空気に圧力が働くのです。 それと同時に、空気からもシャボン玉の膜に対して力が働きます。その力が釣り合うときに、シャボン玉の大きさがある程度決まります。 Credit:ScienceABC そして、 同じ体積の立体の中で表面積が最小なのは球であることから、シャボン玉は球の形になる のです。 実はものすごく合理的な原理から作られていたシャボン玉。原理を知ると、つい大人でもシャボン玉を楽しみたくなってしまいますね。 via: TRIVIALS / translated & text by ヨッシー 関連記事 なぜ「水」だけが特別なふるまいをするのか、その理由が解明される 好きな香りを簡単に閉じ込める方法。「あの人の香りも…! ?」 みなさんのおかげでナゾロジーの記事が「 Googleニュース 」で読めるようになりました! Google ニュースを使えば、ナゾロジーの記事はもちろん国内外のニュースをまとめて見られて便利です。 ボタンからダウンロード後は、ぜひ フォロー よろしくおねがいします。
自然界で「六角形」は、最小のエネルギーで最大の効果が得られる特別な形です。それだけでなく、六角形の配置パターンは、自然が作り出す最も安定した構造でもあることを知っていますか? たとえば、 ハチの巣穴 雪の結晶、水の分子 虫の複眼(小さな目の集合体)、カメの甲羅 海洋生物の骨格 岩 ウイルスの粒子、遺伝子 なども全て六角形で、これは単なる偶然ではありません。 ここでは、「なぜ自然界が作り出す造形が六角形にたどりついたのか」について、数学者のケルシーさんによるシャボン玉の膜がつくる極小曲面の実験の解説をもとに紹介します。 極小曲面とは、シャボン玉を包む膜の面積を最小にするような曲面を言います。 不思議なことに、シャボン玉を隙間なく並べていくと、球ではなく虫の複眼と同じように六角形の境界線でつながった泡の集合体が生まれます。 自然界で六角形は特別な存在 自然の造形はまるで数学です。 丸い地球には、幾何学模様のクモの巣、三角形の花、らせん状の貝殻など、いたるところに図形が存在します。 なかでも、自然がこよなく愛する形が「六角形」だといわれ、生物から無生物まで圧倒的に多く見られます。 そして、この六角形に隠された秘密を知るためには、まずは球の仕組みから考えていく必要があるようです。 泡の形はなぜ丸いのか? 泡とは、液体に囲まれた一定の体積をもつ気体です。 それはシャンパンのようにたくさんの液体で囲まれたり、シャボン玉のように非常に薄い液体の層で囲まれたりすることもできます。 では、なぜこれらの泡は丸い形をしているのでしょうか?