ダイラタンシーの自由研究 小学生でも簡単にできる作り方!

ダイラタンシー 自由研究

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ダイラタンシー流体って聞くと難しそうに思えますが、水溶き片栗粉と言えばわかりやすいですね。


ダイラタンシーを自由研究で取り組むきっかけは、小学5年生の息子がアニメを見ていて防弾チョッキにこのダイダラタンシーが使われており、銃弾を防いでいたのでどのような原理なのか興味を持ったからです。


家にある身近な材料で簡単にできるダイラタンシー。

ダイラタンシーの原理や片栗粉と水の割合など作り方についてまとめてみました。
参考になれば嬉しいです^^

はじめに、ダイラタンシー現象について紹介します。

ダイラタンシーとは?原理を簡単に説明すると


ダイラタンシー現象とは、
物体の内部に力がかかり、液体の状態から固体に変化する現象です。

 

原理を身近な例として

水溶き片栗粉」で説明しますね。

 

片栗粉を水に溶いて混ぜるとトロトロした状態、つまり液体ですね。

このとき、片栗粉の粒子(小さい粒々)が水にたくさん漂っている状態なんです。

 

ではこのトロトロした液体に力を加えると、漂っていた小さな粒々が一箇所にギュッと集まって(圧縮され)かたまりになります

 

つまり、小さな粒子が密集して粒子間の隙間が小さくなり、強度が増し固体になっているんですね。

 

では、この力を加えることを止めると小さな粒々がばらけて粒子の隙間が広がり、
元のトロトロした状態の液体へと戻ります

 

ダイラタンシー現象とは

今回の場合は「水溶き片栗粉」に力を加えることで、トロトロ⇔固まった状態に変化する現象です。
 

実際に、トロトロの水溶き片栗粉をすくい上げギュッと握ると固まりますが、力を緩めると、指の間をポタポタとすり抜けていきます。

 

このダイラタンシー現象は片栗粉以外ではみれないのでしょうか?

ダイラタンシー現象は片栗粉以外では?


片栗粉以外でダイラタンシー現象が見られるものはコーンスターチを水に溶かしたものになります。

 

ダイラタンシー現象がみられる条件は

  • 溶媒は水を含むもの
  • 溶質は主成分がでんぷんであるもの
  • 粒の大きさは 0.02~0.05mm
  • 形は円形で凹凸がないもの

 

片栗粉、コンスターチは粒子の形が丸みを帯びていることからダイラタンシー現象が見られるというわけですね。

 

ちなみに、米粉や小麦粉パン粉などではダイラタンシー現象はみられません。

 

でんぷん以外にもダイラタンシー流体になるものもあり、地面や砂浜もその一例です。

千里浜の砂浜は有名で、砂の上を車が沈まずに走れます
 

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ダイラタンシーの作り方


それでは、ダイラタンシーの作り方をみていきましょう。

 

■材料
  • 片栗粉 150g
  • 水 100ml
  • ボール
  • 計量カップ

 

■ダイラタンシーの作り方

驚くほど簡単です!

1.ボールに片栗粉を入れます。

2.1に水を少しずつ加え混ぜます。

3.液体っぽくなってきて、ギュッとにぎって固まったら完成です!

 

材料は100均や家にあるもので揃います。
材料費は200円もかかりませんよ。

 

ダイラタンシー片栗粉と水の割合


ここでダイラタンシーを作る時に注意しなければいけないことは水を入れすぎないこと!

 

実験後にわかったのですが、

ダイラタンシーを作るときの、片栗粉と水の割合で黄金比は次のとおりです。
水:片栗粉の割合
10:16
 
 
実際に家で実験する時は少しずつ水を加えて、混ぜながら作ってくださいね。
今回は片栗粉1袋(150g)につき200~250 mLくらいできました。

 

そして、子供まかせにしていると片栗粉が散らばって後々そうじがたいへんになります^^;
やるときはなるべく広範囲に新聞などを事前に敷いておくことをおすすめします。

 

ダイラタンシー流体は衝撃を吸収する?


ダイラタンシー流体は、叩いたり握ったりすことで表面に力がかかると、表面の粒子が密集し、水分が内側に入り込んでいきます。そのため、表面は硬くなります。

 

しかしそのまま置いておくと、粒子が元の状態にもどり間に水が入り込んでいくので、液体に戻ります。

 

叩くと硬くて、ゆっくりだと手を沈めることができ、握ると硬くなり、離すとトロトロの液体になります。

 

このことからダイラタンシー流体は、衝撃を吸収するので衝撃吸収材としても利用されています。

 

衝撃を吸収するということから、防弾チョッキにも応用できないかということで、ダイラタンシーを応用した新素材は現在研究中とのことです。

 

ダイラタンシーが衝撃を吸収する動画を見つけましたので参考までに^^



 

まとめ


自由研究で小学5年生の息子が取り組んだダイラタンシー。

完成したときはギュッと握っては放して、ギュッと握っては放しての繰り返しで完全に遊びに入ってました。

親から見ても触って遊んでるとおもしろく不思議な体験ができます。

 

片栗粉以外だったらコンスターチなどでもダイラタンシー現象をみることができます。
家にある身近な材料で作れますので、今年の自由研究にトライしてみてはいかがでしょうか。
 
 
 

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