Voiko sokerivesi saada esineet kellumaan!? Conanin tempun ja Kuolleenmeren taakse kätkeytyvä nosteen salaisuus
Täällä kirjoittaa tiedevalmentaja Ken Kuwako. Jokainen päivä on täynnä kokeita.
【Artikkelista on myös radioversio!】
“Miksi laivat eivät uppoa?” “Miksi jää kelluu veden pinnalla?”
Lähes jokainen on joskus lapsena ihmetellyt näitä kysymyksiä. Näiden arvoitusten taustalla piilee oikeastaan vain kaksi tärkeää käsitettä: tiheys ja noste. Tänään sukellamme näiden salaisuuksien maailmaan hauskojen kokeiden ja jopa suosittujen mangasarjojen avulla.
Mitä noste oikeastaan on? Arkhimedeen suuri oivallus
Muistatko tunteen, kun hyppäät uima-altaaseen ja kehosi tuntuu yhtäkkiä kevyemmältä? Se tunne on nostetta. Kun kappale on nesteessä, neste työntää sitä ylöspäin. Tätä voimaa kutsutaan nosteeksi.
Arkhimedeen periaatteen mukaan nosteen suuruus on täsmälleen yhtä suuri kuin syrjäytetyn nesteen paino.
Antiikin Kreikan tiedemies Arkhimedes keksi tämän periaatteen legendan mukaan kylvyssä ollessaan. Hänen kerrotaan innostuneen niin paljon, että hän juoksi kadulle huutaen “Eureka!” eli “Löysin sen!”
Katsotaan asiaa hieman tarkemmin. Jos kappaleen tilavuus on V ja sen tiheys on ρ, siihen vaikuttava painovoima voidaan kirjoittaa muodossa ρVg (g on putoamiskiihtyvyys). Kun kappale upotetaan kokonaan veteen, jonka tiheys on ρ’, siihen kohdistuva noste on Arkhimedeen periaatteen mukaan ρ’Vg.
Kelluuko vai uppoaako? Kaikki riippuu tiheydestä
Toisin sanoen kappaleen kohtalo vedessä määräytyy painovoiman ja nosteen tasapainosta.
Jos kappaleen tiheys on suurempi kuin veden, painovoima voittaa ja kappale uppoaa.
ρVg ＞ ρ’Vg
ρ ＞ ρ’
Jos taas kappaleen tiheys on pienempi kuin veden, noste voittaa ja kappale kelluu.
ρVg ＜ ρ’Vg
ρ ＜ ρ’
Juuri siinä piilee koko salaisuus: kelluminen ja uppoaminen määräytyvät tiheyseron perusteella!
Taianomainen koe: esine alkaa kellua sokerivedessä
Kun tätä tiheyseron ideaa hyödyntää käytännössä, tuloksena voi olla lähes taianomainen ilmiö. Katso vaikka tämä video:
Videossa vesipallo makaa aluksi akvaarion pohjalla. Kun joukkoon lisätään vähitellen “taikavettä”, pallo alkaa hiljalleen nousta ylöspäin kuin itsestään.
Mistä tämä johtuu? “Taikavesi” on oikeasti vain erittäin väkevää sokerivettä. Sokerivesi on tavallista vettä tiheämpää. Kun akvaarion nesteen tiheys kasvaa tarpeeksi suureksi ja ylittää vesipallon tiheyden, noste kasvaa niin voimakkaaksi, että pallo alkaa kellua.
Saman kokeen voi tehdä myös kananmunalla. Munakoe tuntuu tutulta ja helposti lähestyttävältä, mutta vesipallokokeessa on yksi erityinen etu: aluksi pallon sisä- ja ulkopuolella olevan nesteen tiheys on lähes sama. Siksi on erittäin helppo nähdä, miten juuri tiheyseron muuttuminen saa kappaleen kellumaan.
Näytän tätä koetta usein oppilailleni, ja joka kerta luokasta kuuluu innostunutta hämmästystä. Se on yksi niistä kokeista, jotka todella jäävät mieleen.
Ehkä kaikkein vaikuttavin tapa ymmärtää nostetta olisi matkustaa itse Kuolleellemerelle. Sen veden suolapitoisuus on yli 30 %, lähes kymmenkertainen tavalliseen meriveteen verrattuna. Vesi on niin tiheää, että ihminen kelluu pinnalla lähes ilman mitään vaivannäköä. Siellä Arkhimedeen periaatteen todella tuntee koko kehossaan.
Noste myös salapoliisitarinoissa! Conanin nerokas temppu
Nostetta hyödynnetään myös fiktion maailmassa. Suositussa mangasarjassa 『Etsivä Conan』 esiintyy kiinnostava nosteeseen perustuva temppu (mangat 82–83).
Tarina sijoittuu vuoristohuvilaan, jossa Conan tutkii murhatapausta. Kylpyvedessä pohjaan vajonnut tomaatti nousee yhtäkkiä pintaan, kun veteen lisätään tiettyä ainetta. Mangassa käytettiin kylpysuolaa, mutta selityksessä ratkaiseva aine oli tavallinen suola.
Eli jälleen kerran kyse oli siitä, että nesteen tiheyttä kasvatettiin niin paljon, että tomaatti alkoi kellua. Tällaiset hetket, joissa oikeaa tiedettä käytetään mysteerien ratkaisussa, ovat todellista herkkua kaikille luonnontieteiden ystäville.
Lähde: 『Etsivä Conan』 (Shogakukan), Gosho Aoyama, osa 83
Miksi jää kelluu? Vesi on erikoinen aine
Vesi on meille täysin välttämätöntä, mutta samalla se on hyvin erikoinen aine. Kun vesi jäätyy jääksi, sen tiheys itse asiassa pienenee. Useimmilla aineilla käy päinvastoin.
Siksi jää vie enemmän tilaa kuin nestemäinen vesi — tämän huomaa esimerkiksi jääpalamuoteissa, joissa jää kohoaa hieman ylöspäin.
Esimerkiksi 0 °C:n veden tiheys on noin 0,9998 g/cm³, kun taas 0 °C:n jään tiheys on vain 0,9168 g/cm³. Tästä syystä jää kelluu veden pinnalla.
Tämä ominaisuus on äärimmäisen tärkeä elämän kannalta. Jos jää olisi vettä tiheämpää, järvet ja joet jäätyisivät talvella pohjaa myöten. Kalat ja monet muut eliöt eivät selviäisi hengissä. Koska jää kelluu, pinnalle muodostuu eristävä jääkerros ja syvemmälle jää nestemäistä vettä, jossa eliöt voivat jatkaa elämäänsä.
Voisi jopa sanoa, että juuri tämä veden outo ominaisuus auttaa suojelemaan elämää maapallolla.
Muutetaan arjen “miksi?” hetkiksi “Ahaa!”
Tiede piilee kaikkialla ympärillämme. Kun ymmärtää tiheyden ja nosteen välisen yhteyden, monet arjen mysteerit muuttuvat yhtäkkiä täysin loogisiksi.
Sokerivesikoe, kelluva kananmuna ja monet muut kokeet onnistuvat helposti kotona tavallisilla tarvikkeilla. Kokeile ihmeessä itse! Kun kokee tieteen omilla käsillään ja silmillään, opitut asiat jäävät mieleen aivan eri tavalla.
Yhteydenotot ja yhteistyö
Tehdään tieteen ihmeistä ja hauskuudesta läheisempi osa arkea! Sivustolta löytyy paljon helposti toteutettavia kotikokeita sekä vinkkejä niiden onnistumiseen. Käy tutkimassa lisää!
・Lisätietoa sivuston ylläpitäjästä Ken Kuwakosta löytyy täältä
・Erilaiset yhteistyö- ja esiintymispyynnöt (kirjoitukset, luennot, tiedetyöpajat, TV-valvonta, esiintymiset jne.) löytyvät täältä
・Uusimmat artikkelipäivitykset löytyvät myös X:stä!
Tiedekanalalla julkaistaan jatkuvasti uusia kokeiluvideoita!
５月のイチオシ実験！
キーンと冷えるドライアイス！気温が上がってくるこの時期・ドライアイスを使った昇華・凝結・等速度直線運動の実験はいかが？
液体ゼロ！ドライアイスが消えるまでの３時間を科学する（昇華・凝結・等速度直線運動）
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- 4月30日（木）「THE突破ファイル」（日本テレビ）の科学監修を担当しました。
- 5月8日（金）理科教育ニュースを担当しました。
- 6月14日（日） 千葉大学インスタレーション「探究」にて講師を務めます
- 6月26日（金） 千葉大学の公開研究会（中学理科について授業公開予定）
- 7月18日（土） 教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
書籍のお知らせ
- 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
各種SNS（更新情報をお届け！）
X(Twitter)／instagram／Facebook（日本語）
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
