ペンでスーッと一撫で。紐なしでビニール袋がピタッと閉じる、摩擦の魔法
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
スーパーでもらったビニール袋、結ぶのは面倒だし、かといって開けっぱなしは中身がこぼれそうで心配…。そんな時に役立つ裏技があります。使うのはペン一本だけ。しかも、外すときは両サイドを引っ張るだけの超簡単仕様です。実はこの技、種明かしをすると立派な物理現象が隠れているんです。今日はこの「ペンで袋を仮止めする」不思議を、科学の目で解剖していきましょう。
ペン先でシャッと一撫でするだけの仮止め技
やり方はとてもシンプルです。机を傷つけないように厚紙の上に袋を乗せ、ペン先を袋の口に強く押し当てながら、
素早く線を引くように擦っていきます。
たったこれだけで、ビニール袋の素材同士がピタッと張り付き、結ばなくても仮止めができてしまいます。
外すときも両サイドを軽く引っ張るだけ。まるで魔法のような手軽さです。
正体は「摩擦熱」による軽い溶着
種明かしをすると、この現象の正体は摩擦熱です。ペン先を強く押し当てて素早く引くことで、接触面に摩擦熱が生まれ、ビニール袋の表面がほんのわずかに溶けて柔らかくなります。柔らかくなった2枚の面同士が密着した状態で冷えて固まることで、軽くくっつくというわけです。工場でビニール袋の口を熱と圧力で溶かして密封する「ヒートシール」という技術がありますが、あれをペン先ひとつで簡易的に再現しているようなイメージですね。
ただし工場のヒートシールほどしっかり溶かしているわけではないので、力を入れれば簡単に剥がせる、というのもうなずけます。
「強く」「速く」がポイントになる理由
この技を成功させるコツは、強く押し付けることと速く引くことの2つです。これには、それぞれきちんとした物理的な理由があります。
強く押し付けると、接触面にかかる力（垂直抗力）が増え、それに比例して摩擦力も大きくなります。摩擦力が大きいほど、こすったときに発生する熱の量も増えていきます。
一方、速く引くことにも意味があります。摩擦で発生する熱の量は、単純にいうと「摩擦力×移動した距離」で決まりますが、それを短い時間でギュッと生み出すほど、熱が周りに逃げていく前に接触面だけの温度をぐっと引き上げることができます。ゆっくりこすると発生した熱がその都度まわりに逃げてしまい、なかなか十分な温度まで上がらないのです。「強く」「速く」という2つの条件は、いわば摩擦熱を狭い範囲に一気に集中させるための工夫というわけですね。
ちなみに、消しゴムで机の上を擦った様子をサーモグラフィーで撮影した実験がこちらです。ほんの数秒こすっただけでも、しっかりと温度が上昇しているのが分かります。
たかが「こする」という単純な動作でも、これだけ温度が変化するというのは、実際に数値やサーモ画像で見てみると、なかなか驚きがあるのではないでしょうか。
身近にあふれる「摩擦熱」の仲間たち
実はこの摩擦熱、私たちの身の回りのいろいろな場面で活躍（あるいは、ちょっとしたトラブルの原因に）しています。
体育の授業でスライディングをすると、ジャージのお尻の部分が溶けて生地がテカテカになってしまうことがありますが、これもまったく同じ原理です。体育館の床とジャージの間で強くて速い摩擦が起き、化学繊維の表面がわずかに溶けてしまうのです。せっかくのお気に入りのジャージが台無しになってしまうのは悲しいですが、裏を返せば「摩擦熱によってプラスチック系の素材が軟化する」という、今回の袋の実験と同じ現象が起きている証拠でもあります。
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