目には見えない? ミルククラウン『おうちで楽しむ科学実験図鑑』Vol.2

目には見えない? ミルククラウン『おうちで楽しむ科学実験図鑑』Vol.2

特別なものを使わなくても、家にあるもので簡単に科学を体験して学べる! 尾嶋好美・著『おうちで楽しむ科学実験図鑑』(SBクリエイティブ)より、おうちで簡単に、親子で楽しめる実験をご紹介。目の前で起こる実験による変化の「理由」を考えながら、科学に触れてみましょう!


著者プロフィール
尾嶋 好美さん
筑波大学サイエンスコミュニケーター。東京都生まれ。北海道大学農学部畜産学科卒業、同大学院修了。筑波大学生命環境科学研究科博士後期課程単位取得退学。博士(学術)。筑波大学にて、2008年から科学に強い関心を持つ小中高校生のための科学教育プログラムを企画・運営。著書に『「食べられる」科学実験セレクション』『理系力が身につく週末実験』、編訳書に『「ロウソクの科学」が教えてくれること』がある(いずれもサイエンス・アイ新書)。

【10分でできる】目には見えない? ミルククラウン

皿に張った牛乳に、1滴の牛乳をポトンと落とすと、しぶきがあがります。その様子を写真や動画で見かけたことがあるでしょう。王冠、つまりクラウン(crown)のような形をしていることから、「ミルククラウン」と呼ばれています。
ただ、いっしゅんで消えてしまうため、自分の目で見るのは、ほぼ不可能です。撮影するにしても、以前は、特別な機材や技術が必要で、一部の人しかミルククラウンの姿をとらえることができませんでした。でも、今は、ちょっとした工夫で、手軽に撮れます。必要なのはスマートフォン。
目には見えない不思議な現象を、撮影してみましょう。

用意するもの

・牛乳
・皿(ふちがあるもの)
・スポイト
・スマートフォン(または高速撮影対応のデジタルカメラ)
・三脚など

スマートフォンの機能を確認

今回は、動画を撮影してスローモーションで見られるという、スマートフォンの機能を使います。2013年にiPhone 5sで使えるようになり、話題となりました。おもちのスマートフォンのカメラアプリで、「スロー」「スローモーション」「スーパースローモーション」「スロモ録画」といった名
前の機能があれば、それを使ってみましょう。また、フレームレート、つまり1秒の動画を構成する静止画のコマ数「fps(frames per second)」が選べるなら、できるだけ大きい数値を設定します。

*このようにして撮ることを以下、「スローモーション機能で撮影」といいます。

手順

1.皿に深さ1mm程度まで、牛乳を注ぐ。

2.スポイトに牛乳をふくませる。

3.スマートフォンを三脚などで固定し、スローモーション機能で撮影を開始する。

4.皿のまん中に向けて、40cm程度の高さから、スポイトの牛乳を1滴落とす。

【解説】ミルククラウンはすぐ消える

薄くひろがっている液面に、しずくが落ちることでできるミルククラウン。つくり方はかんたんなのですが、この形状になるメカニズムは、よくわかっていません。しずくが落ちていくときの空気の密
度や、液体の粘度、しずくが液面に衝突する速度、液体の厚さなど、さまざまな条件が複雑にからみあって、できている冠なのです。
ちなみに、皿に落とした牛乳と皿にあった牛乳、どちらがミルククラウンになったのでしょうか? 確かめるには、食用色素で色をつけた牛乳をスポイトにふくませ、白い牛乳に落とすとよいでしょう。色がパッとひろがって見えますが、白い牛乳にふちどられたクラウンができているはずです。
さて、ミルククラウンができてから壊れるまでの時間は、約30ミリ秒です。1ミリ秒は1000分の1秒
なので、1秒の30分の1より短い時間しか存在しない冠なのですね。この短さだと、ヒトの視覚では認識できません。
そこで役立つのがスマートフォンのカメラのスローモーション機能です。たとえば、iPhone 6以降
なら「240fps」を選んで設定します。「fps」はframes per secondの略で、1秒間に記録される静
止画の数をあらわしています。
240fpsなら1秒間に240枚、つまり約4.2ミリ秒ごとに1枚の写真を撮ることになります。そのため、30ミリ秒しか存在ないミルククラウンの撮影が可能なのです。
ほかに、噴水や滝、鳥の羽ばたきなども撮るとおもしろいでしょう。

実験をする際の注意

・実験を行うときは、必ず保護者の方と一緒に行い、子どもだけで実験しないでください
・火を使うものや高温になるものについては、やけどや火事に注意してください。
・ふだん触ることがないような、刺激の強い物質をあつかう際は、手や目、口、服につかないように気をつけてください。調理器具や食器、食品などを使う実験でも、安全・衛生面に注意しましょう。
・実験は、室内の温度や湿度、使用する材料などによってはうまくいかないことがあります。うまくいかなかった場合には、その理由を考えることが勉強になります。

本書の情報を利用した結果について、著者・編集部は一切の責任を負いません。

書籍『おうちで楽しむ科学実験図鑑』について

おうちで楽しむ科学実験図鑑

¥ 1,980

(2021/3/12 時点)

【親子で挑戦したくなる! きれいな実験、 おもしろい実験が集結】
私たちの身のまわりには、「科学で説明できる不思議な現象」が実はたくさんあります。材料とは似ても似つかない見た目のお菓子、コマーシャルで見かける謎のシーン、美しく恐ろしい自然の出来事、使いはじめると手放せない便利グッズ……。
そのそれぞれに、おもしろい実験のタネはひそんでいます。そこで本書では、「身近な道具や材料で」「ご家庭のキッチンやリビング、お風呂場、庭先で」できる実験を厳選して紹介。詳しい手順を掲載し、「どうしてそうなるのか」という秘密にも科学的に迫ります。

(文:『おうちで楽しむ科学実験図鑑』著・尾嶋好美、撮影:香野 寛(SBクリエイティブ)より一部抜粋/マイナビ子育て編集部)

※本記事は公開時点の情報であり、最新のものとは異なる場合があります。予めご了承ください。

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