自由研究 ~磁力線の観察~

【今日のひとこと】 2014年8月27日

(森下翌花・9期塾生)

皆さん、こんにちは。9期生の森下翌花です。初投稿させていただきます。
夏合宿は本当に貴重な経験となりました。このような体験ができたことを大変うれしく思っています。

山梨県から名古屋市に引っ越したため、引っ越し先での片づけや手続き等に追われて、あっという間に夏休みもあと数日となってしまいました。
そんな中ですが、自由研究はぜひ行いたいと思っていました。合宿のまとめでもふれたように、有馬塾長の砂鉄のお話に興味を持ったため、実際に砂鉄を集めて、磁力線の観察を試みました。

まずは近くの川原に行ったのですが、非常に汚く採集意欲をなくし、愛知県では水がきれいと言われる矢作川の上流に行きました。雨が多いせいで河原の砂が湿っているせいか、砂鉄らしき黒い砂が露出しているのに磁石につきませんでした。父にも協力してもらい、バケツ20杯もの砂を比重選鉱で濃縮し、体積にして300mL程度の重砂を得ました。それを持ち帰って棒磁石を近づけたのですが、ほとんど何も磁石についてきません。磁力の強いネオジム磁石を近づけても同じでした。

悩んだ挙句、重砂を乾燥させてみたところ、磁石につく砂粒が現れ、最終的にティースプーン半杯ほどの砂鉄を得ることができました。どうやら砂鉄の少ない川のようでしたし、なぜ砂鉄が水にぬれると磁石に反応しないのか疑問に感じました。水に金属を入れて磁石を近づけると引き寄せられるので、水が磁力を阻害する訳ではありません。濡れたことで他の砂粒とくっつく力が大きくなったためかもしれません。

砂鉄があまりに少量だったため、S極のほんの一部分の磁力線しか観察することはできませんでした。自由研究は残念ながらここで中止となりました。当初は、油やゲル状のものに砂鉄を混ぜて、立体的な磁力線を見ようなどと計画したのですが、自分の想定の甘さに反省させられました。とらぬ砂鉄の砂算用でした(笑)

今回の実験で、研究は重労働だということを実感しました。本や講義を聞くときれいな結果が出る最後の部分だけを研究と思いがちですが、材料を集めるところからとても大変で、そこから研究であるという事を学びました。

また色々と試したいと思っていますので、いい方法など知っているかた方がいましたら、ぜひ教えていただきたいです。

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自由研究 ~磁力線の観察~ への8件のコメント

  1. 福島大紀 より:

    9期塾生の福島です
    余談1に対してですが、僕は実際に花火の実験を科学部で何度もやったことがあります。毛糸玉ではないですが、僕は綿でやりました。
    花火を長持ちさせるには、綿をよくほぐして、そこにより多く砂鉄をまぶすと良いです。
    因みに硫黄、マグネシウム、鉄粉(もしかしたら砂鉄で代用できるかも?)を大体1対2対1でよく混ぜ、薬包紙で包んで燃やすともっと派手に燃えます!

    • 森下翌花 より:

      コメントありがとう!
      実験したことあるんですね。すごい!
      今度試してみたいと思います。
      詳しく書いてくれてありがとう(^-^)

  2. ゲルマ高畠 より:

     放射線とゲルマラジオの製作をした高畠です。夏合宿からひと月が過ぎたんですね。森下さんも学校生活が再開し、またまた大活躍の日々だと思います。
     砂鉄で盛り上がっていますね。私自身も、知っているようで知らなかったことを再確認しました。また、研究の大変さを実感されたことも貴重な体験ですね。でも、その大変さが面白いとも思います。
     本題の、「砂鉄を使って立体磁力線を観察」ということですが、砂鉄がうまくいかないのであれば、他の物を使ってみてはいかがでしょうか?
     私の提案するものは、ビデオテープの磁性体です。今ではどこの家庭でも押入れの奥に押し込まれているビデオテープですが、あの茶色の部分には細かい磁性体がくっつけられています。とても細かい粒で、いろいろなところにくっついて悪さをするかのしれないので、取り扱いには注意が必要です。
     集め方は、ビデオテープをケースから引っ張り出して、両手で引っ張り、少し伸びたところで元に戻すと少し「コナコナ」が浮き上がります。これをナイフの刃で「ゴリゴリ」とこすると「パラパラ」と「コナコナ」が落ちます。これを紙の上に集めて、ためしに裏から磁石を近づけてみてください。弱い磁力でも反応するはずです。裏が黒い電車の切符に記録されている磁石の模様をこの「コナコナ」で調べてみたことがあります。
    これを使って、試してみてはいかがでしょう。私も立体的にはやったことないので、うまくできたら教えてください。
    長くなりました。私自身もですが、これからも「自分でやってみる」ことを実践していきましょう。
     

    • 森下翌花 より:

      高畠先生、ありがとうございます!コメントして下さって光栄です。今すぐにでも磁気テープで試してみたいのですが、まだ転校したばかりで余裕がなく、定期テストも一ヵ月後に迫ってきています。冬休みなどに「ゴリゴリ」とやってみようと思います。
      先生の「ゲルマニウムラジオ制作」は本当に楽しかったです。あの授業で作ったラジオは宝物になっています。時々家で聴いて楽しんでいます!本当にありがとうございました。

  3. 森下翌花 より:

    コメントありがとうございました。
    鉄が磁化して双極性をもつ仕組みについては、有馬先生のご講義で教えていただいたので、9期生はおそらく全員知っています。
    鉄鉱石で磁石につかないものがあるというのは、種類(組成など)によって磁石に反応しやすいもの、そうでないものがあるのではと中学生の私は思います。言葉の定義の問題かもしれません。もう少しそこから離れた、一般的な鉄や磁石の話ができたらいいと思っています。
    でもとても参考になりました。嬉しいです\(^‐^)/

  4. 通りすがりの塾生の父親 より:

    磁鉄鉱は、磁石に反応しないと習い、そして、見てきたものとして、「磁石に反応する磁鉄鉱が有る」というコメントは、大変有益でした。ありがとうございます。
    そもそも、私自身が、磁鉄鉱と鉄鉱石をいまいち勘違いしていたようです。鉄鉱石から鉄を作るのであって、磁鉄鉱から、鉄を作っていない(作れないというわけではなく、おそらく、コストなどの理由でしょうね。絶対量が違うのでしょう。)ようです。故、前回の余談2では、「鉄は磁石につくが、鉄の原料である鉄鉱石は磁石につかないのはなぜ?」というのが正しかったようです。
    すみませんでした。

    磁石につく磁鉄鉱と磁石につかない磁鉄鉱の意味ですが、私が、勘違いした理由とおそらく同じで、広義では、鉄鉱石に属すようです。しかし、祭儀では、鉄鉱石を磁鉄鉱などに分けることが出来るようですね。つまり、磁鉄鉱は鉄鉱石の一部であることから、私のように、言葉を間違えた人がいるのかもしれません。(詳しくは、地学オリンピックを目指してださい)。

    お詫びついでにヒント。
    そもそも、なぜ、鉄は磁石につくのでしょうか?
    例えば、クリップや釘を磁化(磁石にすること)したことが学校などの実験であったと思います。これは、もともと、磁石ではなかった鉄が磁石化するということですね。Feにどのような変化が起こったが故、磁石でなかったFeが磁石になったのでしょうか?
    この答えが、鉄鉱石が磁石がつかない理由になるはずです。

  5. 森下翌花 より:

    長文のコメントありがとうございました。参考になりました。余談2についてですが、調べると磁石につくと書いている人もつかないと書いている人もいます。よくわからないので、もしよろしければ詳しく教えていただけると嬉しいです。

  6. 通りすがりの塾生の父親 より:

    砂鉄。
    やや表現に語弊がありそうですが、つまるところ、「自然に出来た細かい鉄」というものになります。
    鉄は、地球上で最も多い鉱物といわれています。しかし、その大半は、マントルにあり、おいそれと取ってくるわけにはいきません。地表には、地殻変動や火山噴火等で出てくるようです。
    御存知の通り、日本列島は、火山列島ですから、基本的にどこでも砂鉄は取れるはず。しかし、溶岩の上に堆積物がたまったり・・・などを考えると、手軽に砂鉄が取れる場所というのは、ある程度決まってくるようです。
    例えば、東京の近くでは、房総半島が砂鉄の産地として知られています。海岸を歩いていると白い砂浜が急に真っ黒な砂浜に変わるところがあります。この真っ黒なのが砂鉄だったりします。
    実際に、そのような場所で砂鉄をこの夏、砂鉄を取りに行きましたが、おっしゃられる通り、濡れている場所では、砂鉄がつきにくいのはたしかです。理由は、ご指摘の通り、「濡れたことで他の砂粒とくっつく力が大きくなった」ことが原因と考えられます。

    話は脱線しますが、、砂鉄の多く取れる場所では、名刀が作られたと言われています。これは、砂鉄を集め、炭で砂鉄を加熱し製鉄し、そして、刀を作ったからです。その製鉄技法を「たたら製鉄」といいます。(たたらについては、「もののけ姫」を見てみましょう!あれは、たたらの話そのものです。「鉄は産業のコメ」といいますが、日本は、鉄ですら自然とともに生きてきたことがよくわかります。)たたらは、砂鉄と直結しているので、 「たたら」を調べると砂鉄や鉄の話が絶対というほど出てきます。ご興味があれば、お調べください。
    ※インターネットでも、たたらについて、製鉄会社などで紹介しています。「ものづくり教育たたら」というNPO法人もあります。直接、砂鉄とは関係ないのですが、機会があれば製鉄所の見学なども、鉄を知る上で面白いものになると思います。

    また、3D磁力線の作製ですが、ミシン油にまぜて、わーっと振って作ったことがありますよ。ネオジムほどではないにせよ、ある程度、強力な磁石のほうが、綺麗に3D磁力線が出来ますよ。
    たとえば、棒磁石を平行に並べた時の磁力線や、直角に交わらせた時の磁力線、U磁石と棒磁石の場合なども、見ることが出来ます。ただし、失敗すると、そこらじゅうが油だらけになることはご想像の通り。
    good luck!

    余談1
    砂鉄を毛糸に「これでもか!」というほどまぶして、火をつけてください。とってもきれいな、お手軽花火が出来ますよ。そうそう、銅粉とか、違う粉をまぶして火をつけると、炎色反応を利用したなんちゃって花火ができます。(火を使うので、保護者の方とやりましょう!やけどをしないように、毛糸を割り箸などの棒に巻きつけるなどの一工夫もね)過ぎ去りゆく、夏の夕暮れの一時にお楽しみください。
    余談2
    砂鉄は磁鉄鉱という石が風化してできたようです。しかし、砂鉄が含まれている磁鉄鉱は、磁石がつきません。なぜでしょう?

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