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地震による液状化現象を再現する

🔬 理科・実験

地震による液状化現象を再現する

🔬 中学生向け ★★★ ⏱ 準備40分 / 実施1〜2時間

砂と水で地面の模型を作り、揺れによって地面が液体のようになる現象を再現します。

液状化現象(えきじょうかげんしょう)とは、地震の揺れによって、水を多くふくんだ砂地盤が一時的に液体のようになる現象です。地面がやわらかくなると、建物が傾いたり、マンホールが浮き上がったりします。特に海や川の近く、埋め立て地などで起こりやすいとされています。この実験では、砂・水・揺れの関係を模型で再現し、防災や地域の地盤について考えることができます。

必要なもの

材料分量代替案
透明プラスチック容器1個(20cm×30cm程度)大きめのタッパー1個
1kg園芸用川砂1kg
700mL水道水700mL
小さな模型の家2個消しゴム2個
ビー玉3個小石3個
スプーン1本小さなシャベル1本
メジャー1本ものさし1本
ストップウォッチ1台スマホのタイマー
記録用紙A4用紙3枚ノート3ページ
タオル1枚新聞紙3枚

手順

1

砂地盤を作る

何をする:容器に砂を入れて地面の模型を作ります。

どうやる:透明容器に砂1kgを入れ、表面を平らにします。

なぜ:同じ厚さの砂地盤を作ることで、揺れたときの変化を観察しやすくします。

2

水を少しずつ入れる

何をする:水をふくんだ地盤を作ります。

どうやる:水500mLを砂全体にゆっくり入れ、表面に水が少し見えるくらいにします。

なぜ:液状化は、水を多くふくむ砂地盤で起こりやすいためです。

3

模型の家を置く

何をする:建物への影響を見ます。

どうやる:砂の上に消しゴムや小さな模型を2個置き、最初の位置を写真に撮ります。

なぜ:揺れた後に沈む、傾く、移動するなどの変化を比べられます。

4

横にゆらす

何をする:地震の揺れを再現します。

どうやる:容器を両手で持ち、左右に1秒1回の速さで30秒間ゆらします。

なぜ:揺れによって砂粒の並びがくずれ、水が上に出てきやすくなります。

5

表面の変化を観察する

何をする:水や砂の様子を見ます。

どうやる:表面に水が出たか、砂がどろどろになったか、模型が沈んだかを記録します。

なぜ:液状化に近い変化が起きたか判断するためです。

6

模型の沈み方を測る

何をする:建物の変化を数字で記録します。

どうやる:実験前後で模型の高さが何mm沈んだかを測ります。

なぜ:見た目だけでなく、地盤の弱まりを数字で表せます。

7

水の量を変えて比較する

何をする:水分量と液状化の関係を調べます。

どうやる:砂1kgに対して、水300mL、500mL、700mLで同じ実験を行います。

なぜ:水が多いほど液状化しやすいかを比べられます。

8

地域の地図と結びつける

何をする:実験を防災につなげます。

どうやる:自分の地域のハザードマップを見て、液状化しやすい場所があるか調べます。

なぜ:模型実験を現実の防災に結びつけると、社会的な研究になります。

観察ポイント・記録の取り方

水の量揺らした時間表面の水模型の沈み気づいたこと
300mL30秒mm
500mL30秒mm
700mL30秒mm

つまずきやすいポイント

⚠️ 変化が見えない

なぜ:水が少ない、または揺れが弱いことがあります。

対処:水を増やし、30秒間一定の速さでゆらします。

⚠️ 砂がこぼれる

なぜ:容器が浅い、または強く揺らしすぎです。

対処:深さ10cm以上の容器を使い、新聞紙を敷きます。

⚠️ 実際の地震と同じだと言い切る

なぜ:模型は現実を簡単にしたものだからです。

対処:「液状化に近い現象を再現した」と表現します。

発展アイデア

  1. 砂、土、砂利で液状化のしやすさを比べる。
  2. 模型の重さを変えて、沈み方を比べる。
  3. 地域のハザードマップを使って、液状化リスクを調べる。

安全上の注意

まとめ方(発表・レポート)

模型実験の写真、防災マップ、結果表を組み合わせると説得力があります。

「水を含んだ砂地盤」「揺れ」「建物への影響」の3点でまとめます。

タイトル例:

📺 参考動画

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