自由研究660｜シャボン玉の大きさを季節ごとの気温・湿度で比較してみよう

今回のテーマ

「シャボン玉の大きさを季節（気温・湿度）で比較してみてみよう」

シャボン玉は、石けん水が空気を含んで膨らんだ、ごく薄い水の膜でできています。この膜は非常にデリケートで、周りの環境（気温や湿度）によって「割れやすさ」や「膨らみやすさ」が劇的に変化します。

この研究では、1年を通じて異なる季節にシャボン玉を作り、その直径や滞空時間を記録することで、「空気の状態がシャボン玉にどのような影響を与えるのか」を科学的に解明します。

自由研究の目的

どうしてシャボン玉の大きさを季節（気温・湿度）で比較してみみるの？

なぜ、わざわざ季節を変えてまでシャボン玉を飛ばすのでしょうか？それは、私たちの身の回りにある「蒸発（じょうはつ）」と「表面張力（ひょうめんちょうりょく）」の仕組みを理解するためです。

例えば、冬に唇がカサカサになるのは湿度が低いからですよね？それと同じ現象がシャボン玉の表面でも起きています。目に見えない空気の水分量や温度の変化が、物理的な物体にどう作用するかを肌で感じることは、気象学や物理学の基礎を学ぶ第一歩になります。

自由研究のゴール

この研究を通じて、以下のような力を身につけることが目標です

この研究のゴールは、単に「夏の方が大きかった」と感想を書くことではありません。
「湿度〇％、気温〇℃の時が最も巨大なシャボン玉を作りやすい」という自分なりの黄金の方程式を見つけることです。

さらにレベルアップを目指すなら、シャボン玉の内部の気圧と表面張力の関係を示す「ラプラスの法則」についても少し触れてみましょう。

ΔP = 4γ÷r

（※ΔPは内圧の差、γは表面張力、rは半径）

このように、数式を添えるだけで研究の信頼性がグッと高まりますよ！

具体的な事例

例えば、次のような仮説を立てて比較してみましょう。

• 梅雨の時期（湿度80%・気温25℃）　空気が湿っているため、シャボン玉の水分が蒸発しにくく、割れにくい。結果として、限界まで大きく膨らませることができるのではないか？
• 冬の晴れた日（湿度30%・気温5℃）　空気が乾燥しているため、膜の水がすぐに蒸発してしまい、大きくする前に割れてしまうのではないか？

実際にやってみると、意外にも「気温が低い方が膜が強く、割れにくい」という発見があるかもしれません。こうした予想と結果のズレこそが、自由研究の醍醐味です。

自由研究の進め方

1. 材料の準備　精製水、PVA洗濯のり、界面活性剤入りの食器用洗剤を混ぜて、最強のシャボン液を作ります。
2. 計測器の用意　温度計と湿度計を準備しましょう。最近はスマートフォンのアプリでも簡易的に確認できます。
3. 実験開始　季節ごと（あるいは天候ごと）に、シャボン玉を限界まで大きく膨らませます。
4. 記録　割れた瞬間の大きさを定規や写真で測ります。同時に、その時の気温と湿度をノートに書き留めます。
5. 分析　グラフを作成し、横軸に湿度、縦軸にシャボン玉の大きさをとって、相関関係があるか確認しましょう。

自由研究から発見したアイデア

シャボン玉の研究が進んだら、次はこんな応用編にチャレンジしてみませんか？

• 「割れないシャボン玉」の調合　砂糖やグリセリンを加えて、さらに蒸発を防ぐ工夫をしてみる。
• シャボン玉の凍結実験　マイナス10℃以下の極寒の日に飛ばして、シャボン玉が凍る様子を観察する（スノードームのような結晶が見られます！）。
• 色の観察　膜の厚さが変わると虹色の見え方が変わります。割れる直前、シャボン玉は何色になるでしょうか？

この自由研究に関連する仕事

• 化粧品開発者　肌に馴染むクリームや、泡立ちの良い洗顔料を作る仕事です。
• 材料工学研究者　スマートフォンの画面のコーティング剤や、雨を弾く防水スプレーなどを開発します。
• 気象予報士　気温や湿度の変化から、未来の天気を読み解くプロフェッショナルです。

まとめ

シャボン玉は、一瞬で消えてしまう儚い存在ですが、その中には物理学と気象学の不思議がぎゅっと詰まっています。「なぜ今日はうまく膨らまないんだろう？」という小さなイライラを、「今日の湿度が低いせいだ！」という学びに変えられるのが自由研究の素晴らしいところです。

関連書籍

身近な仕事について考えてみよう！

• 仕事のことを通じて学んだこと、楽しかったこと、難しかったことを書いてみましょう。
• テーマについての新しい発見や、自分が感じたことをまとめます。
• 今後、さらに調べてみたいことや、他の人に教えたいことがあれば、それも書いてみましょう。

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