地震の液状化現象を再現する実験。自由研究のまとめ方

夏休みや冬休みの自由研究に地震を題材にした自由研究をしたいという方はいませんか？日本は地震大国とも言われますので、地震は他人事ではありません。
そこで、地震に強い条件のわかる、地震によって液状化が起きるメカニズムを調べる実験をご紹介します。
実験自体はそれほど難しい実験ではありません。少し簡単過ぎるという場合には、地震を発生させる状態を作るモーターを自作する、という手順を加えるのもおすすめです。

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自由研究に地震で起きる液状化現象を実験する方法

私達が暮らす日本列島は、大きな4枚のプレートが集まった上にちょうど乗っかっている形です。

そのプレートは世界的に見ても活発的にぶつかり合い、深く沈み込んでいるサブダクションゾーンと言われ、日本はその真上にある状態です。

日本が「地震大国」などと嬉しくない表現をされるのは、そのためです。

いつ地震が来ても正しく対処できるように、自由研究のテーマに地震を選択する人もいるでしょう。

自由研究では、研究の成果を得た後に研究成果を発表する必要があります

発表を見てくれている人にもわかりやすく地震の研究が伝わるように、自由研究では地震によって起こる「液状化現象」を再現してみることがおすすめです。

ニュースで、地震が起きた後に液状化現象と言って固い地面が水のように液体状態になることを見た人は多いでしょう。

この現象を液状化現象と言います。

透明な容器を使って液状化現象を再現する

液状化現象をわかりやすく再現するためには、透明なプラスチック製の容器を使います。地面の状態を再現するため、この容器の中に「砂」を入れます。

さらに、砂の表面ギリギリまで水を入れます。

さらに地震の揺れを再現するために、容器の下に丸い鉛筆やサインペンを線路のように並べ、容器を横に揺らします。

しばらく揺らすと、水が砂の表面を超えてきます。

揺さぶられることで、砂の砂の間にあった隙間がなくなり、砂が沈み水が表面に出るという現象が液状化現象です。

地震の液状化を再現した実験の結果のまとめ方

液状化現象を再現することで、なぜこのような現象が起こるのかが理解できます。

実験では、あらゆる条件で繰り返し実験してデータを取ることで、より詳細で内容の濃い実験になります。

実験で液状化現象を再現したら、様々な条件でデータを取る

容器の中に入れた砂の他にも、園芸用の土や細かい石を使うなど材料を変えて実験してみると、比較データが取れます。

同じ揺らし方で液状化現象が起こるまでかかった時間や、容器の側面から見て砂や水の変化に違いがあったか、また揺れの強さを変えたらどうなるかなどをバリエーションを考えて詳しく観察しましょう。

地震の振動をモーターを使って行う方法

地震による液状化現象を再現するために、”揺れ”は必須です。

実験でモーターを使って振動させるメリット

揺れは手で揺らす手動の方法でも良いですが、モーターを使えば安定した揺れを再現出来るので、より詳細な実験データが取れます。

モーターには回転軸が付いていますが、この回転軸を少しずらすことで振動させることが出来ます。

モーターを用意したら、回転軸にプーリーを取り付けます。
さらにその上からペンチを使って針金をぐるっと巻き付けます。

適度な大きさのベニヤ板を用意し、モーターを金具を使って固定します。

ベニヤ板を組み合わせて箱状にしたら、取り付けたモーターと電池ボックスをビニールコードで配線し、電池をセットすれば完了です。

自由研究でもっと簡単に地震を実験する方法

液状化現象は、実際に経験したことがある人以外は目にする機会がありませんよね。

固いコンクリートの地面が、地震であっという間に液体になるなんてなかなか考えにくいことです。

自由研究で、液状化現象をミニチュア化で再現することで、「なるほど」としっかり理解することが出来るので、自由研究のテーマに液状化現象を選ぶのはおすすめです。

ペットボトルを使って簡単に液状化現象を再現する実験方法

液状化現象を再現する方法には、500ミリのペットボトルを使うと、もっと簡単に出来ます。

500mlのペットボトルは2本用意しましょう。

一本には、300ml程度の水を入れておきます。

もう一本のペットボトルには、砂を半分の位置まで入れたら水を砂の上にくる位置まで入れます。さらに残りの砂を水が見えなくなるまで入れて、砂の表面が乾いた状態にしましょう。

この状態で、割り箸を1膳用意し、砂の入ったペットボトルの中に止まる位置まで差し込みます。

半量で水を入れた部分で割り箸が固定された状態です。

一度割り箸を抜き、土が付いたり水で濡れてささった位置に目印をマジックなどで書いたら、元の状態に戻します。

割り箸を手で固定した状態で、ペットボトルを置いた床やテーブルを叩いて振動させると、割り箸がさらに下に沈み込みます。

これが液状化現象です。

沈み込んだ位置を割り箸で確認し、最初の状態からどれだか沈んだかをマジックで書き、実験データとしましょう。

自由研究でわかること

地震が頻繁に起こる日本では、地震に対する備えをしておくことが大切です。

自由研究で液状化現象の仕組みを知ってなぜ起こるのかを理解する

地震が起こった時に室内にいると、その建物の耐震性も気になりますが、外に居た場合も液状化現象などで地盤が緩むことがあるので、油断はできません。

特に、実験で液状化現象を再現してみると、土よりも砂の地面の方が液状化現象が起こりやすいということが分かります。

そのため、日本中どこでも液状化現象が起こるのではなく、おもに地面が砂で地盤が緩いところや地下水位が高いところで起こりやすいのです。

液状化現象を再現することで、なぜこの現象が起こるのかということを目で見て理解することが出来ます。

地震大国日本で暮らす私達にとっては、地震のメカニズムを知っておくのはとても重要なことと言えるでしょう。