科学おもちゃ 簡単「浮沈子」のつくり方

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　水を満たしたペットボトルの中に、お弁当などに使う小さなしょう油入れの「タレビン」が浮いています。左手の指先から気を送ると、タレビンをコントロールすることができます。浮いたり沈んだりするようすを動画で見てください。

《　種明かし　》

　実際には、ペットボトルを持つ右手のにぎる強さを調節して、タレビンをあやつっています。強く握ると沈み、ゆるめると浮きます。左手は、いかにも指先から何かが出ているような、演技をしているだけです。

《　どんな仕組み　》

　古代ギリシアの学者アルキメデスが、浮力の原理を見つけました。水中の物体には、物体が押しのけた水と同じ重さだけ浮力がはたらきます。たくさんの水を押しのければ、それだけ大きな浮力がはたらくのです。

　ペットボトルを強く握ると、その圧力でタレビンが少しだけですが押しつぶされ、体積が小さくなります。すると、押しのけることのできる水の量が減るので、浮力も小さくなってしまいます。

　タレビンにはおもりを入れて、やっと浮く状態に調節しているので、浮力が少しでも小さくなると沈んでしまうのです。

《　作り方　》

　タレビンのように、ペットボトルの中で浮いたり沈んだりする部分を浮沈子と呼びます。発泡スチロールなど、中に空気を含んでいて弾力のある物質なら、タレビンでなくても構いません。色々なものを浮沈子にすることができます。

　今回は、１００円均一のお店にあった「タレビン」と釣り用のおもり「ネイルシンカー」を材料にしました。タレビンは容量６mLの容器１２個がセットで、シンカーは１.３g×９個が１袋に入っていました。

　安全面を考慮して、シンカーの尖った先端を切り落とし、棒状にして使いました。その６本を、タレビンに入れてフタを閉めれば浮沈子の完成です。１.５gだった容器がシンカーで７.５gになりました。

《　その他　》

　タレビンに入れるシンカーの量やペットボトルに入れる水の量は、好みや状況に応じて調節して下さい。シンカーの量が同じでもペットボトルの中の空気が多いと、沈めるのに大きい力が必要になります。また、それは気温や水温によっても変化します。

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科学おもちゃ「ころころリング」の作り方

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　クサリになった輪っかのひとつが、一番上から下に向かってコロコロと落ちていくように見える、不思議なおもちゃです。暗記カードなどのカードリングをつないで作るのが手軽ですが、動画のクサリは「二重リング」や「キーリング」 と呼ばれる輪っかをつないでいます。直径２８mmの安価なものを見つけて購入しました。ちょうつがい部分のでっぱりがないので、スッキリしたクサリができます。

《 つくり方 》

1. 
   輪っかを３つ、つなぎます。
   
2. 真ん中を持ち上げて、２つをつり下げます。
3. その２つの両方をとめるようにして、輪っかを１つつなぎます。
4. 
   さらに、もう１つを１番下につるします。ここまでで、５つの輪っかがつながりました。
5. １番上を右手で持ち、２段目の片
   方を左手で持ちます。
6. 右手を放すと、その輪っかが下に転がり、１番下に輪っかが２つ並びます。
7. その下に、「つくり方」の３,４と同じように２つの輪っかをつないで下げます。
8. ここまでで、７つの輪っかがつながりました。この後が、ちょっとやっかいです。
9. 
   
   １番上を右手で持ち、左手は２段目にある２つの輪っかのうち、軽い方を持ちます。持ち上げたときについてくる輪っかの数が１つ少ない方です。
10. さらに、軽い方でもAとBのどちら側を持つのかも重要です。正しい側であれば、右手を離したときに、まん中の図のように、上から１個、２個、２個、２個とならびます。そうでない場合は、右側の１個、２個、３個、１個の図のようにからまった感じになるので、その場合は、いったん一番下の輪っかを持ってひっくり返してから、さらにもう一度ひっくり返して最初の状態に戻し、そこからやり直します。
11. うまく、まん中の状態になったら、「つくり方」の３,４と同じように、下に２つの輪っかをつなぎます。
12. あとは、９〜１１をくり返して長くしていき、十分な長さになったら、それまで２つずつ伸ばしていた一番下に、ひとつだけ輪っかをつないで完成です。
13. 完成したときの姿は、一番上の輪っかが１個で、その下の段からは２個ずつがつながり、一番下の段に１個の輪っかがくっついたクサリになります。遊んでいて、こんがらかった時は、逆さにつり下げ、元に戻してからやり直してください。

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科学おもちゃ「ポンポン船」のつくり方

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　ポンポン船は、アニメ映画「崖の上のポニョ」にも登場する船のおもちゃ。ろうそく等の熱で水蒸気をつくり、それを水中に吹き出して前進する。
　以前作ったときには、金属パイプを曲げるのに失敗して、何本も無駄にしたのだが、今回は、友人の手ほどきで、折らずに作ることができた。

《　難関の金属パイプ曲げ　》

　銅のパイプが望ましいが、高価だし地方のホームセンターでは取り寄せになることも多いので、アルミパイプを使用する。しかし、銅にくらべて脆く折れやすいのが欠点。以前使っていた、外径６mmのパイプは、かなりの力を要する上に、成形の途中で折れることも多かった。
　今回、友人は、外径３mmのパイプを使っていた。曲げてコイルの形にする時は、傘の先端部分に巻きつけるのが最も良いそうだ。実際にやってみると、簡単に曲がり、力は必要なかった。巻きつける相手にきちんと密着させながら巻くのがコツ。

《　クロックス風サンダルを船体にする　》
　エンジンに該当する、金属パイプのボイラーができれば、ほぼ完成で、船体に適した素材には様々なものがある。私は１００均のクロックス風ビーチサンダルを利用した。左右対称でないのが玉にきずだが、デザイン性に優れ加工もほとんど必要ない。

　水蒸気を断続的に吹き出すので、動き始めると船体が振動して波が起きる。上右の写真で波立っているようすを分かっていただけるだろうか？
　パイプ中の水がすべて水蒸気に変わると、停止すると考える人もいるが、パイプは熱い水蒸気を噴き出した分、冷たい水を吸い込んで補充するので、ロウソクが燃えている限り走り続ける。

《　走らせ方　》
　まず、パイプの中に水を満たす。スポイトを使ったり、パイプをくわえて口移しにしたりする。もう一方のパイプから水があふれるくらい一杯になったら、こぼさないように水面に浮かべる。
　ロウソクや着火剤など熱源となるものに点火して、少しの間待つと、沸騰が始まり船が前進する。

　自分でつくる「ポンポン船」は、パイプの中で水を沸騰させるので音を出さないが、昔のブリキ製のおもちゃは、ボイラーがうすい缶詰のような形で、加熱すると平らな部分がペコペコと動き、音を発する。
　そのため、元々はポンポンと音を出しながら走る、焼き玉エンジンを積んだ本物の船をさすなまえだったが、このおもちゃの船も同じなまえで呼ばれるようになったのだそうだ。

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科学おもちゃ「ゴム手袋ホーン」のつくり方

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　雑誌「RIKATAN（理科の探検）」2018年12月号の特集「簡単!!おもしろ科学遊び」の中に「ゴム手袋ホーン」の作り方が紹介されていた。「船の汽笛のような重厚な音」に惹かれて、作ってみることにした。
　うすいゴム手袋と、ラップの芯、ストローを材料にして作る簡単な笛だが、期待どおりの重低音で、初めて聞いたときは大人でもビックリする。

《　材料　》　
・天然ゴム製の薄手袋、
　おむつ取り換え用などで販売されている、極薄タイプの使い捨て手袋。一箱５００円程度で約５０枚が入っている。よく似たパッケージでプラスチック製のものもあるので、確認が必要。商品によって厚みに若干の違いがある。大きな差はないと思うが、私は薄い方のものを選んだ。

・ストロー
　直径６mmで、途中にジャバラの入った、曲がるストローを使った。細いものは、息を吹き込むのに苦労するかも知れない。

・ビニルテープとセロハンテープ
　ビニルテープは伸縮性があるので、空気がもれないように密閉するのに適している。なければ、セロハンテープでもかまわないし、低学年の子どもにはセロハンテープの方が扱いやすいようだ。

・かたい紙の筒
　ラップなどの芯。素材は紙でなくてもよいが、切り口の部分がなめらかでないといけない。また、直径にもある程度の大きさが必要なようで、底を切ったペットボトルで代用した場合は、同じ作り方だと鳴りにくいものもあった。

《　つくり方　》
①　紙筒（かみづつ）やペットボトルの口に薄い（うすい）ゴム手ぶくろをかぶせて、テープでしっかりとめます。空気がもれないようにしてください。
②　ゴム手ぶくろの親指の先を、ほんの少し切り落とし、その穴にストローをさしこんで、テープでとめます。これで、できあがりです。

※　ストローを深く差し込み過ぎると、ゴム膜にじゃまされて息を吹き込みにくくなる。１cmが目安だが、ジャバラの部分を残してカットし「ギザギザが隠れるくらいに差し込む」と、工作教室などでは説明している。また、ゴムをハサミで切る作業は、小学生には難しいようだ。

《　遊び方　》
①　ゴム手ぶくろの中指を、筒の下側に引っぱって、太鼓のように膜をピンと張ります。なるべく、しわのない状態にしてください。


②　ストローから息を吹き込むと、風船のように手ぶくろがふくらみます。

③　さらに、息をふき込み続けると、手ぶくろにたまった空気が紙筒の方に抜けながら、ゴム膜をふるわせて音がでます。筒先のゴム膜に指でそっとさわると、ふるえているのがわかります。

※　引っぱった手袋の中指を、紙筒のちょうど良い位置にテープでとめると、次から①を省略できます。

※　天然ゴムによる、かゆみ、かぶれ、発赤などを乗じた場合は、皮膚科医に相談する。まれにアレルギー症状の起きることがある。と「薄手袋」の外箱に注意書きがありました。

《　ペットボトルで代用する場合　》
　紙筒が手に入りにくいときは、ペットボトルでも代用できますが、口が小さいので、指の部分だけを使います。

①　ペットボトルの底を切り取って、筒にします。

②　手袋の指の部分だけを使います。私の場合は、人差し指〜薬指の３本が、適度な長さで良かったのですが、手ぶくろのサイズによって違うかも知れません。

③　指の先のゴムを、ほんの少し切り落とし、その穴にストローをさしこんで、テープでとめます。

④　飲み口のギザギザの部分がかくれるくらいに、ゴムをかぶせたら、テープでしっかり止めます。これで、できあがりです。


《　遊び方　》
①　ストローとゴムの指が一直線になるようにピンと張って、ペットボトルを直角に傾けると、のみ口のごむ膜が太鼓の革のように、平らになります。

②　風船をふくらませるくらいの強さで息を吹き込むと、音が出ますが、紙筒にくらべてずいぶん高い音で、動物の鳴き声に似ています。
　よく鳴るよう、ペットボトルの傾きとゴムの張り具合を調整して吹いてください。

※　のみ口のゴム膜にシワができないように、ストローを軽く引っぱり、ペットボトルにつけたままストローを前後させて、良く鳴る位置を見つける。その位置にテープで固定すると。次から①を省略できる。
　強く引っぱりすぎないのがコツのようだ。

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科学おもちゃ「割れないシャボン玉（ビュンビュンごま）」のつくり方

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　小学生を対象にした工作教室で、「割れないシャボン玉（ビュンビュンごま）」をつくった。輪切りにしたペットボトル容器とたこ糸、ストローでつくる。回すとまん中のペットボトルが回転して、シャボン玉のように見える。
　ネットでは透明のアクリルパイプを材料にしたものが紹介されている。今回は、入手が簡単なペットボトルを使ったが、柔らかいので回転させるとひしゃげて楕円形になる。シャボン玉らしい丸さを保つために、つっかい棒としてストローを使用した。しょう油などの容器が手頃な固さのように感じた。
　作り方は次の①〜⑥だが、今回は小学校低学年の子どもたちだったので、④から後の作業をしてもらった。

《　つくり方　》
① ペットボトルにセロテープをまきつけてはる。
② テープを目印にして、ペットボトルを切る。
・柔らかいのでカッターナイフではまっすぐに切るのが難しかった。切れ込みを入れ、そこからハサミを差し込んで切るとうまくいった。

③ 切った②の輪っかに４つの小さい穴をあける。
・千枚通しのようなとがったものを突き刺し、２mm程度の穴にする。
・穴と穴の間隔は５mm程度。重心に偏りがでないよう、輪っかの模様などを目印にして、慎重に位置を決める。

④ ストローをペットボトルの直径に合わせて切る。
・４つの穴の、２つが右、２つが左になるよう、ペットボトルの輪っかを机の上に寝かせる。
・ペットボトルの直径と同じ長さのストローを１本つくったら、輪っかの中に、横向きに置いておく。
⑤ たこ糸をペットボトルの穴とストローに通す。
※　低学年の子どもには、小さな穴への糸通しは難しい作業のようだった。急遽、極細の針金で糸通しをつくって対応した。

・糸の片方を持って、右側の上の穴に、輪っかの外側から内側に通す。
・次にストローに通し、出てきた糸を、左下の小さい穴に内側から外側に通す。
・出てきた糸を右向きにして、左上の穴の外側から内側に通す。
・ストローの左側から右側に通す。
・ストローの右側から出てきた糸を、引っぱって１０cmくらい先を出しておく。
・糸の反対側のはしを持って、輪っかの右下の穴に外側から内側に通す。
⑥ たこ糸をほどけないように結ぶ。
・糸のはしとはしをとけないように結ぶ。なるべく大きな結び目にして、ストローの中に押し込んで隠すと見栄えが良い。
※　まちがって、結び目が別の場所にできても、ちゃんと回るので心配はいらない。
※　通す穴が少し違っても、全体的なかたちができてれいれば、ちゃんと回るので心配はいらない。

　これで完成。あとは、創意を発揮して、輪っかの内・外やストローを油性ペンやカラーテープで装飾すると、よりきれいなシャボン玉ができる。２つをつないで２連のビュンビュンごまに挑戦する子どももいた。
　工作自体は、たこ糸を通す作業だけだったので、３０分足らずで完成し、ほとんどの子どもが時間内に回せるようにもなっていた。

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科学おもちゃ「ヤクルト容器で作る笛」

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　小学生対象の工作教室で、ビュンビュンごまと一緒にヤクルトの容器とストローの笛づくりも行った。名づけてヤクルト・ストローズ。以前はフィルムケースでつくっていたが、入手の機会が少なくなったのでヤクルトを使ってみた。
　職場に見えるヤクルトレディにお願いしたら、翌日から３０〜５０個の容器が届くようになり、一週間ほどで十分すぎる量が集まった。しかも、洗ってくれていたのでありがたかった。大変お世話になりました。

容器の底を机の上に置き、固定すると作業しやすい

　ヤクルトの容器だけでなく、シャンプーや台所用洗剤など、身近にある色々な容器でつくることができるが、容器が大きいと低い音になるので、ヤクルト容器くらいの大きさがちょうど良い。
　ヤクルトの場合、無地の容器に商品名をプリントした薄いフィルムを貼ってある。始めにこれをはがしておくと、作業がしやすい。

ストローの先を少しつぶし気味にして、テープで貼る

　容器にYの字の形をした穴をあけ、ストローで息をふきかけると「ポー」と鳴る。容器が柔らかいので穴あけに苦労している子どももいたが、音が出ないときは、穴の形よりもストローの取りつけ位置に問題のあることが多い。

　けがが心配で「カッターナイフを使うときは、刃の進む方向に手や指などをおいたまま作業をすると危険です。また、ふざけてナイフを振ったり突き出したりしてもいけません。」と注意をした。また、牛乳アレルギーの子どもがいるとのことで、その子には担任の先生が別の容器を用意してくれていた。幸いに事故もなく、ほとんどの子どもが自力で完成させることができた。

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