「えっ、これが音の正体!?」駄菓子屋バネで見える縦波実験!
駄菓子屋でできる!生徒が夢中になる縦波の科学実験
理科の授業で波の単元に入ると、多くの先生が「うーん」と悩まれるポイントがあります。そう、「縦波って、どうやって見せたらいいんだ?」問題です。実はこの縦波、中学1年の地震の分野でも登場しているのって知っていましたか?ここでまずは見せておきたいですよね。
横波なら、ロープを振ったり、水面の波を動画で見せたり、日常でも比較的イメージしやすいのですが、縦波となると…? 音の伝わり方などで登場するくせに、実際に“目で見る”機会はほとんどありません。
「空気の粒の振動だよ」と説明しても、生徒の頭の上にはてなが浮かぶばかり。できれば、視覚で「おお、これが縦波か!」という実感を持たせたいところです。そんなときに使えるのが、バネ(スリンキー)を使った簡単実験です。しかも材料は、駄菓子屋や100円ショップで手に入るお手軽アイテムです。
この記事では、授業でも家庭でも使える「縦波実験」のレシピを紹介します。ちょっとした工夫で、理科の授業が一気にわかりやすく、そして楽しくなりますよ!
◆ 準備するもの
• スリンキー(プラスチック製または金属製)…2~3個
• ビニールテープ
💡おすすめ:
・プラスチック製(軽くて扱いやすいが動きが速い)
・金属製(やや重く、波がゆっくり動くので見やすい)
プラスチック製のスリンキーは駄菓子屋や100均で手に入りますが、金属製はAmazonなどで入手可能です。またナリカさんでも売られています(波動実験用つるまきばね(ただし5000円します。)。
◆ 実験の準備とポイント
1. スリンキーを2〜3個連結
ビニールテープを使って、スリンキー同士をしっかりつなぎます。緩すぎると波がうまく伝わらないので、ずれないように固定するのがコツ。
2. 広いスペースに設置
床や長机の上に、バネをまっすぐ伸ばしてセット。生徒数人で持たせてもOK。
3. 縦波を起こす
一方の端からバネを前後方向に素早く押す・引くと、圧縮・膨張の波がバネを伝わっていきます。
このとき、波の動きと振動の方向が一致している=縦波であることをしっかり観察させましょう。密度の高い部分が、「ばーーー!!」っとい動いていく様子をみると、なんともスーッと気持ち良い感覚に陥ります。ぜひコチラの動画で御覧ください。
いかがでしょうか。横波と比べると、振動の方向が進行方向になっているのがわかると思います。この媒質(波を伝える物質)の振動方向の違いがとても大切です。地震波の場合は、縦波と横波が同時に発生して、地面を伝わっていきます。地震波の縦波のほうをP波といい、横波(S波)に比べてスピードが速いことがしられています。縦波と横波の様子をシミュレーションできる、こちらのサイトでデジタル上でも実験ができるので、ぜひやってみてくださいね。
◆ 授業での活用のコツ
• 事前に横波の復習をしておくと効果的!
横波との違いがより鮮明になり、学習の理解が深まります。
• 動画撮影でスロー再生も◎
特に金属製スリンキーを使えば、スマホのスローモーション機能で波の進み方をじっくり観察できます。
• 「音は縦波」につなげよう!
実験のあとに、音の伝わり方(空気中の縦波)との関連づけをすると、単元の理解が一気に進みます。
駄菓子屋にはこの他にも、割れないシャボン玉(ゼリー状のもの)や、竹とんぼのようなプラスチックのプロペラ、かんしゃく玉、などなど、いろいろな科学グッツが売っています。駄菓子屋なんて身近にないよ!と思うかもしれませんが、最近はショッピングセンターなどに入っていることが多くあります。
などです。お子さんといっしょに行ってみましょう!
縦波の概念は、理屈だけでなく**「見て感じる」体験が鍵**です。理科が苦手な生徒にも、「わかる」「おもしろい!」と思わせられるチャンス。しかも、準備は簡単、コストもわずか。駄菓子屋レベルの道具で、科学の本質に迫れるって、なんだかワクワクしませんか?次の授業、ぜひ「バネで縦波」にチャレンジしてみてくださいね。
もっと長いものを作りたかったらこちらも合わせてご覧ください。
科学の情報はこちらにも掲載しています。
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