【紹介】マツイ先生の課外授業④「なぜ飛行機は空を飛ぶの?」 「なぜドライアイスを水の中に入れると白い煙が出るの?」 「なぜシマウマは縞模様?」

※この記事はブログサークルで交流している元中学教師・塾経営をなさっているマツイ ケイスケさんとのコラボ企画です。

子供からの鋭い質問や答えにくい質問に、元教師であり塾を経営されている教育のプロ、マツイ先生にズバッと答えていただく企画の第4弾。

マツイ ケイスケさんは中学校理科教師を経て、不登校の生徒、問題行動を起こす生徒、学校の授業についていけない生徒などを対象とした塾を開いている先生。
子供の接し方について詳しく解説しているブログ「元教師が教える思春期の子どもへの接し方のコツ」を運営。

リンク:ブログサークル マツイ ケイスケさん

今回のテーマは、豪華3本立て。「なぜ飛行機は空を飛ぶの?」「なぜドライアイスを水の中に入れると白い煙が出るの?」「なぜシマウマは縞模様?」

聞かれてもなかなか答えづらいこれらの質問。

マツイ先生が実際に聞かれたこともあるという質問もあり、もし聞かれたときはスマートに答えられるようにしたい。

注目の内容は次のとおり。


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まずは、「なぜ飛行機は空を飛ぶの?」からお願いします。
飛ぶ原理はベルヌーイ定理などで説明されることが多いのですが、大人でもなかなか理解できないと思います。
1-2 飛行機は金属からできています。重たいですね。ジャンボジェット機の重さは350トン前後あります。さらに人を何百人も乗せるので、相当な重さになりますね。それでは、こんなに重たい飛行機がどうして空を飛ぶことができるのでしょうか。
1-2 これには、飛行機の翼の形が原因しています。飛行機の翼は、下の部分に比べて上の部分の方が丸みを帯びていますね。丸みを帯びている分だけ、翼の下の部分に比べ、上の部分の方が「通っていく風」が早くなるのです。
1-2 スピードが出るということは、それだけ「抵抗がない」(邪魔をされない)ということです。空気の抵抗は気圧ですね。そうです。翼の上と下では、上の方が気圧が低くて、下の方が気圧が高くなっています。
1-2 つまり、気圧の高い翼の下の方から、気圧の低い翼の上の方に向かって力がはたらくということですね。
これは、気圧の高い所から低いところに向かって風が吹くのと同じです。ちょっと難しく説明すると、等圧線の間隔が狭くなるほど風は強く吹きますね。(中2:天気)
この圧力の差によってできる機体を持ち上げる力を「揚力」と言います。

文字ではわかりにくいので、マツイ先生の回答を元に図式化したものが以下の図。
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動画でわかりやすく紹介しているものもあったので、併せて紹介する。

簡単に言えば、翼の下は気圧が高くなり、翼が上に持ち上げられるため飛べるとのこと。


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次に、「なぜドライアイスを水の中に入れると白い煙が出るの?」をお願いします。
たしかに白い煙、出ますよね。あれの正体は何でしょうか。
1-2 実は、白いモヤモヤの正体は「水」です。
空気中の水蒸気が、ドライアイスによって冷やされ、水になって表れたのです。

二酸化炭素が出てきたのだと思っていましたが、水なんですね。
1-2 ドライアイスは二酸化炭素が冷やされて固体になった状態の物ですね。そのため、多くの子どもが白いモヤモヤの正体は「二酸化炭素」であると勘違いしています。
1-2 この白いモヤモヤは、よく見ると上には上らず下の方に向かって進んでいきます。
特に、理科の知識がある子どもは、「二酸化炭素は空気よりも重い」という知識もあって、白いモヤモヤの正体は「二酸化炭素」であると考えているのです。

確かに二酸化炭素は空気より重いですからね。
1-2 水は空気よりも重たいです。だから、白いモヤモヤは下に向かって進んでいったのです。
そのため、乾燥していてほとんど水蒸気のないようなところでは、白いモヤモヤは見ることができません。

白い煙に顔を近づけるのは危険というのは?
1-2 よく、「白いモヤモヤは二酸化炭素だから、顔を近づけたりモヤモヤを吸いこんだりするのは良くない。」と言う人がいますが、モヤモヤの正体は水です。水なので顔を近づけたり吸い込んだりするのは問題ありません。
しかし、近くに目に見えない二酸化炭素(ドライアイスが気体になったもの)がたくさんありますので大量の二酸化炭素があるのは事実です。
むやみに顔を近づけて吸い込んだりしない方が良いのは、正しいですね。

ドライアイスを水に入れたときに出る白い煙は、水とのこと。
二酸化炭素だと思っていた人も多いのではないだろうか。


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最後に、「なぜシマウマは縞模様?」をお願いします。
子供らしい質問だと思います。特徴的で派手な模様ですが、なぜでしょうか。
1-2 実はこの縞模様にはすごい効果があるのです。
縞模様は非常に優れた保護色になっているということです。
1-2 シマウマはきれいな縞模様をし、非常に目立つ姿をしていますね。

シマウマが生息しているアフリカのサバンナ(サバナ)は、広くてなだらかな地形に背の低い木や背の高い植物が生えています。
このような地域では、シマウマの縞模様は群れをなせばなすほどくさむらや木のように見えるのです。

1-2 また、サバンナは日差しが非常に強いです。風景から色彩を奪ってしまうほど強い日差しが照り付けています。
このような環境なので、よけいに縞模様が風景と同化してしまうのです。
1-2 動物の世界では、食べる側と食べられる側の両方が、生き延びるために様々な知恵を絞って生きています。
食べられる側は、さまざまな方法で敵をあざむいています。

一見目立つ模様でも、サバンナでは優れた迷彩模様なのですね。
1-2 遠くからシマウマを見れば見るほど、シマウマは木やくさむらに見えます。肉食動物のこのような性質もあり、シマウマは一見目立ちそうなあの縞模様で生き延びてこれたのです。
1-2 ちなみに、シマウマはウマの仲間ですが、どちらかというとロバに近く、鳴き声もロバに近いです。(シマウマは滅多に鳴きませんが…)

シマウマの鳴き声、聞いてみたい気がします。
色々と回答いただき、ありがとうございました!

シマウマが縞模様なのは、サバンナにおいては優れた保護色になるからのようだ。


マツイ先生は理科が担当であるだけに、理科系の質問に的確な回答をいただくことができた。
子供の接し方がよくわかるマツイ先生のブログは、本ブログのTOPのRSS配信と以下のリンクから閲覧可能。
興味深いお話も多く掲載されているので、ぜひ一度訪れてほしい。

リンク:元教師が教える思春期の子どもへの接し方のコツ

*2016/06/13 修正 ドライアイスを水に入れたときに出る白い煙について、一部「水蒸気」という表現がありましたが、正しくは水でした

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