液状化現象とは何か?子供向けの説明と実験をご紹介!

2011年3月、東日本大震災の地震で、全国の色んな場所に液状化現象が起きました。

道路からは泥水がふき出し、ディズニーランドの駐車場が水びたしになっている映像をニュースで見た人もいるかもしれません。

今回は、この液状化現象をテーマに、

・液状化現象とは何か?
・液状化現象のメカニズム
・ペットボトルを使った液状化現象の実験

について、子供向けにわかりやすく説明したいと思います。

それでは、さっそく始めましょう!

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液状化現象とは何か?子供向けの説明と実験をご紹介!

液状化現象とは何か?

液状化現象とは、水分を含んだ砂の地盤が、地震のゆれで液体状になる現象のことです。

地下水が浅い所にあり、砂を多く含む地盤で発生しやすく、

砂丘や三角州、埋め立て地、干拓地などは注意が必要です。

液状化現象が発生すると、地面が液体のようになってしまうため、

水より密度の大きい建物は沈んだり傾いたりし、

水より密度の小さいマンホールや下水道管は浮き上がったりしてしまいます。

地盤の液状化は、1964年の新潟地震をきっかけに注目されるようになりました。

この地震では、建物が倒れたり、水道管が壊れて水が止まってしまうなど、

生活に大きな影響が出ました。

新潟地震の液状化現象で倒れたアパート

液状化現象のメカニズム

次に、液状化現象が起こる仕組みについて見ていきましょう。

建物を支えている土地のことを地盤といいますが、

この地盤は、砂や土、水、空気などが混ざり合ってできています。

地盤の中では、砂の粒どうしがくっつき合い、その間に水や空気がある状態です。

砂の粒の間に水が含まれている。

地震により地盤が連続してゆさぶられると、砂の粒はバラバラになり、

地下水の中に浮かんだ状態になります。

砂の粒が地下水に浮かんでいる。

やがて砂の粒は水と分かれて下に沈んでいきます。

この時、地盤が沈下したり、地下水が地表にふき出したりするのです。

比重(水に比べた重さ)の大きい建物や橋は地面に埋まり、

比重の小さい水道管やマンホールは浮き上がったりします。

砂と水が分離し、建物が倒れたり、マンホールが浮き上がったりする。

ペットボトルを使った液状化現象の実験

ここまでの説明で、液状化現象がどのようなものか理解できたでしょうか。

次は、ペットボトルを使って手軽にできる液状化現象の実験をご紹介します。

夏休みの自由研究で取り組むのもよいですね。

浮き上がるマップピン

ペットボトルの中に、砂を下から4分の1ぐらいの高さまで入れます。

次に、砂の中にマップピンや丸い消しゴムを埋めます。

最後にペットボトルの上まで水を入れれば実験道具は完成です。

ペットボトルを指でたたくと、砂が液状化現象を起こし、

マップピンが浮かんできます。

ペットボトルは、表面が丸いものが見やすいです。

ペットボトル倒し

水槽の中に水分を含ませた砂を入れます。

砂の上にペットボトルを立てて水槽を両側からこぶしでたたくと、

振動によって液状化現象が起こり、ペットボトルが倒れていきます。

自由研究で行うときは、「砂」「砂と土」「土」の3種類の地盤を用意し、

どれが最も液状化がひどいか観察します。

地盤の中に小石を入れてみたり、手で押し固めて硬さを変えても面白いかもしれません。

自分で考えた液状化対策を試してみるのもよい研究になるでしょう。

まとめ

いかがでしたか?

液状化現象の仕組みや、ペットボトルを用いた液状化現象の実験について、

理解できたでしょうか。

今回紹介した実験に様々なアイデアや工夫を取り入れ、

他の人とは一味違う、面白くてためになる研究をしてみてくださいね!

それでは、別の記事でまたお会いしましょう。

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