Suuria löytöjä arkisista materiaaleista! Opi noste hauskasti alumiinifoliovene-kokeen avulla
Olen tiedekouluttaja Ken Kuwako. Jokainen päivä on kokeilupäivä.
Vain yksi pala alumiinifoliota voi kannatella kymmeniä lasikuulia uppoamatta. Kun kuulet tällaisen väitteen, etkö heti ajattele: ”Ihan oikeastiko?” Tässä kokeessa ei kuitenkaan tarvita mitään erikoisvälineitä tai kemikaaleja, vaan sen voi toteuttaa sellaisenaan tavallisessa luokkahuoneessa. Tällä kertaa esittelen yksinkertaisen mutta yllättävän monipuolisen kelluvuuskokeen, joka saa oppilaat todella pohtimaan kysymystä ”Miksi ihmeessä?” ja innostaa heitä tutkimaan itse.
Yhdestä alumiinifoliosta uppoamaton vene
Millaisia kokeita teette kelluvuuden opettamisessa? Selitättekö Arkhimedeen lakia tai mittaatteko nostetta vaa’an avulla? Mahdollisuuksia on monia. Tällä kertaa esittelen erittäin yksinkertaisen ja hauskan kokeen, jossa ei tarvita lainkaan erikoisvälineitä. Samalla oppilaat pääsevät itse kokemaan, mitä kelluvuus oikeastaan tarkoittaa.
Kokeen nimi on ”Alumiinifoliovenehaaste”! Tehtävänä on muotoilla alumiinifoliosta vene ja kilpailla siitä, kuinka monta lasikuulaa sen kyytiin saadaan ennen kuin vene uppoaa. Ensi silmäyksellä kyse saattaa näyttää vain helpolta askartelulta, mutta sen taustalla piilee yllättävän paljon kiinnostavaa fysiikkaa.
Oppilaat joutuvat itse kysymään: ”Miten tästä veneestä saisi kelluvamman?” Kun he tekevät ennustuksia ja testaavat niitä kokeilemalla, syntyy sellaista oppimista, jota pelkkä oppikirjan lukeminen ei voi tarjota. Tämä on todella monikäyttöinen koe, joka sopii sekä oppitunnin johdannoksi että tunnin lopussa tehtäväksi kokoavaksi kokeeksi.
Tarvikkeet
・Alumiinifoliota (noin 25 cm leveä folio on helppo käsitellä. Leikkaa jokaiselle oppilaalle 12,5 cm × 12,5 cm:n kokoinen neliö.)
・Lasikuulia (noin 30 kappaletta oppilasta kohden. Niitä käytetään painoina.)
Nämä ostin Seria-kaupasta.
・Vesiallas (ihanteellinen koko on noin 200 mm korkea, 315 mm leveä ja 130 mm syvä. Myös kotitaloudessa käytettävä muovirasia käy hyvin.)
・Vettä
・Rättejä tai pyyhkeitä
Esimerkki oppitunnin etenemisestä
Aloita kysymällä oppilailta: ”Millainen vene pystyy kantamaan kaikkein eniten lasikuulia?” Pyydä heitä tekemään ensin omat ennustuksensa. Jaa sitten alumiinifolio ja pyydä oppilaita leikkaamaan siitä 12,5 cm × 12,5 cm:n kokoinen neliö. Voit myös valmistella palat etukäteen.
Täytä vesiallas noin puolilleen vedellä ja laske valmistettu vene veden pinnalle.
Asettakaa lasikuulat veneeseen yksi kerrallaan varovasti ja kirjatkaa ylös, kuinka monennen kuulan kohdalla vene uppoaa.
Kun kaikki ovat kokeilleet, verratkaa yhdessä, millainen muoto oli kaikkein eniten kuulia kantaneella veneellä. Antakaa oppilaiden keskustella havainnoistaan. Veneistä syntyy monenlaisia versioita, joten kokeilu on todella hauska!
Tämän kokeen erityisen kiinnostava piirre on se, että kaikkein eniten kuulia kantava vene on yleensä mahdollisimman litteä ja sellainen, jossa veden kanssa kosketuksissa oleva pinta-ala on suuri.
Kelluvuuden salaisuus on ”syrjäytetyn veden paino”
Vene pysyy veden pinnalla, koska veneeseen kohdistuva ylöspäin suuntautuva voima eli noste tasapainottaa veneen ja lasikuulien yhteispainon. Nosteen suuruus puolestaan vastaa sen vesimäärän painoa, jonka veden alle painunut osa kappaleesta syrjäyttää. Toisin sanoen mitä enemmän vettä vene pystyy syrjäyttämään, sitä suurempi noste siihen kohdistuu.
Sama ilmiö tapahtuu, kun menet kylpyyn ja vesi nousee ammeessa. Kuuluisa tarina siitä, kuinka Arkhimedes sai oivalluksensa kylvyssä, liittyy juuri tähän ajatukseen syrjäytetyn veden määrästä.
Alumiini itsessään on metallia ja sen tiheys on paljon suurempi kuin veden, joten massiivinen alumiinipala uppoaisi. Kun alumiinifolio kuitenkin levitetään ohueksi ja muotoillaan kulhon tai veneen kaltaiseksi, sen sisään syntyy ilmatila. Näin koko veneen tilavuus kasvaa ja se pystyy syrjäyttämään paljon enemmän vettä.
Itse asiassa täsmälleen sama periaate selittää sen, miksi valtava teräksinen öljytankkeri voi kellua meressä. Teräs itsessään uppoaa veteen, mutta kun siitä rakennetaan laiva, jonka sisus on ontto, koko aluksen tilavuus kasvaa. Silloin se syrjäyttää suuren määrän vettä ja pystyy kellumaan.
Alumiinifoliovene on siis tavallaan kämmenen kokoinen ”tankkerin pienoismalli”!
Lisäksi tasapainolla on suuri merkitys. Esikokeiluissa havaitsimme, että leveä ja litteä vene toimii paremmin kuin kapea ja pitkä vene. Tämä on aivan sama periaate, jota hyödynnetään oikeiden laivojen suunnittelussa. Mitä leveämpi ja matalampi pohja on ja mitä alempana painopiste sijaitsee, sitä vaikeampi alusta on kaataa pienelläkin kallistuksella.
Jos lasikuulat asetetaan keskikohdan sijaan liian lähelle reunaa, vene menettää nopeasti tasapainonsa ja uppoaa. Sekin johtuu samasta ilmiöstä.
Tämän kokeen avulla oppilaat voivat ymmärtää periaatteen ”noste on verrannollinen veden alle jäävän tilavuuden kanssa” paitsi järjellä myös konkreettisesti itse kokeilemalla.
Kokeilkaa siis tätä seuraavalla luonnontiedon tunnilla ja päästäkää oppilaiden ”Miksi?”-kysymykset valloilleen!
Uusi ennätys: peräti 65 lasikuulaa! 2025/09/01
Lähdeaineisto
Try Science ”Alumiinivene”
http://www.kagakunosaiten.jp/convention/pdf/2019/062.pdf
Yhteydenotot ja yhteistyöpyynnöt
Tuo tieteen ihmeet ja hauskuus lähemmäksi arkea! Sivustolla esitellään selkeästi hauskoja kotona tehtäviä tiedekokeita ja vinkkejä niiden onnistumiseen. Tutustu ja kokeile erilaisia hakusanoja!
・Tietoa sivuston ylläpitäjästä Ken Kuwakosta löydät täältä
・Erilaisista yhteistyö- ja toimeksiantopyynnöistä (kirjoittaminen, luennot, tiedekerhot ja -työpajat, TV-ohjelmien tiedeneuvonta, esiintyminen jne.) löydät tietoa täältä
・Artikkelien päivitykset julkaistaan X:ssä!
科学のネタチャンネル -kanavalla julkaistaan tiedekokeisiin liittyviä videoita!
NEW 分解問題集 理科
- ７月２１日発売！『高校入試 分解問題集 理科』（学研）…難しい問題も小さな問題に分解することで、問題を解くことができます。そんな分解の技術が身につくように深く関わりを持って作りました。
７・８月のイチオシ実験！
夏でプシュッと爽やか実験！
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- ７月３０日（水）科学監修「TIF presents ONE SONG FES」（フジテレビ） 26:15~27:15
- 12月26日（土） ナリカサイエンスアカデミー（教員向け実験講習会）開催
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！）
【日本語】X(Twitter)／instagram／Facebook 【英語】BlueSky／Threads
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。
