🔬 理科・実験
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 |
| 砂 | 1kg | 園芸用川砂1kg |
| 水 | 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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 |
| 300mL | 30秒 | mm | ||
| 500mL | 30秒 | mm | ||
| 700mL | 30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
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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