液状化班では、液状化の実験の他にも、底なし沼の製作や食塩濃度による屈折率の実験、そして地震実験装置の計画を行なっています。学園祭では液状化の実験を実演し、災害への取り組みについて発表しています。

普段の活動

普段は液状化実験装置の改良や、地震実験の製作を行なっています。学園祭に向けての発表内容の確認等も進めています。液状化実験はかなり実験装置が割れやすく、強度の強化を考えています。

液状化の仕組みと実験装置

東日本大震災の時に、埋立地等で発生した液状化現象。そのメカニズムについて解説します。

通常の地面は、砂や土の粒子がかみ合っている隙間に水が入って安定していますが、そこに地震が発生すると振動で粒子のかみ合いがくずれ、水の中に砂や土が浮いた状態になるのです。この状態の地面は液体のようにふるまうため、比重の大きい建造物などは沈み込んで、空気が入っていて比重の小さいマンホールや下水管が浮かび上がってきます。また、砂や土もまた水よりも比重が大きいため、沈んで代わりに地面に水が噴き出してきます。液状化現象は、地面の上に暮している私達にとって重大な危険を孕んでいます。

そこで、液状化班では硅砂という砂を使って、この液状化現象を再現しています。以下が実験の方法、手順です。


① 容器に水を飽和するまで含んだ硅砂と、乾いた硅砂をいれてよく混ぜる(水槽内で)
② 出来た地面にマッサージ器で振動を加える(水槽のガラスが割れないよう注意する)
③ 振動によって地面にどのような変化が起きたか観察する

砂の中に棒やピンピン玉を入れておくと浮き上がる様子が再現できてわかりやすいです。学園祭ではこの実験を行なっています。

蜃気楼の仕組みと実験装置

しんきろうとは簡単にまとめると大気の温度差によって屈折率が異なり、光が細かに屈折することによって直線に進むはずの光が歪むことにより、本当にないところに像が浮かび上がる現象を指します。日本では富山湾での蜃気楼が有名です。そんな蜃気楼にも様々な種類があり「本物の像の上」にできるもの、「本物の像の下」にできるものや「本物の像の横」にできるのもあります。それぞれ温度の高い空気と低い空気の位置によって変わります。

その他にも似たような現象に、気温が高くなると起こる景色がゆらゆら動いて見える「陽炎」や、同じく暑い日の遠く地面が鏡になって見える「逃げ水」などがあります。大気でしんきろうを起こすのは大変そうなので、私達の班ではお湯と濃度が濃く、冷たい食塩水を使っています。他の班の実験装置とは異なり、とても簡単なので是非家でも やってみてください。

①濃度の濃い食塩水を作る
→食塩は水に溶けやすいので少し多めに入れてかき回し、全部溶けたらまた入れていくのがオススメです。
②お湯を沸かす。
→あまり熱すぎると温度差で水槽にヒビが入ってしまう可能性や火傷をしてしまう場合があるので注意が必要です。
③水槽にお湯を入れ、漏斗を用いて底の方に食塩水を入れる。
→この時食塩水は静かに入れましょう。あまり勢いよく入れると食塩水とお湯が混ざってしまいます。

これだけで完成です。横から観察してみましょう。

ちなみに何故お湯と冷たい食塩水を使用したかというと、温度の差で暖かい水は上に行き冷たい水は下に行くことを利用して水と食塩水が混ざらないようにするためです。もしまだ食塩水が残っていたら水槽に注いで見みましょう。境界面が揺れるのがみえるでしょう。そしてペットボトルの底を切ったものを用意できたなら沈めて見ましょう。お湯と食塩水の境界面で浮くかもしれません。