小麦粉とココアの断層実験レシピ yossi.okamoto at mark gmail.com 2018年5月2日新装2019年11月29日追記.

この断層実験はYouTubeなどでも散見されますが,いずれも地層の作り方が洗練されていなくて,きれいな地層になっていないのが残念です.ここでは元 祖小麦粉とココアの断層実験のやり方を説明します.参考文献は下記にあります.ただし古いスライドケースを用いた実験です.

大阪府教育センター紀要へ書いた記事
大阪と科学教育14,13-16,2000

紹介していただいたサイトは下記です.
http://futabagumi.com/archives/845.html

この断層実験で観察できることがら 別ページへ
この断層実験を成功させるコツ(追記.Making Movie, 「断層クッキー」のレシピ!) 
別ページへ
この断層実験の古い日本語報告(上記リンク
 別サイトのリンクへ.
この断層実験の古い英文報告(GeoSciEdIII, at Calgary, Canada 2003) 別ページへ

0.装置の製作


昔はスライドケースを用いた.現在は入手不可能なので,百均で同様のアクリル容器を探すか,下記のように自作する.

・アクリル板の入手はヤフオクでアクリル,端材で検索するか,下記のサイトを利用する(下記のサイトは特におすすめ.アクリル板の端材がとても安く教材作りに重宝します).
http://www.acry-ya.com/acry-ya_new/html/diy/htm/hazai.htm

・アクリル板の切断はアクリルカッター,接着はアクリルサンデーが必要(DIYセンター,Amazonなどで購入).

・アクリル板の工作については,下記のサイトがとても詳しい.
http://www.acry-ya.com/acry-ya_new/html/tokucyo/htm/tokucyo2.htm


<アクリル容器の製作>


厚さ3mmの板が使いやすい.慣れると以下の方法で厚さ5mm程度の容器も作れるようになる.ただし厚くなるとくれぐれも折るときに怪我に注意.私は必ず保護メガネをかけます.また切り口で誤って手を切ることがあります.これも注意!内容は当然無保証です.(2019年11月30日,アクリル板カットMovie追加

img_6863.jpg img_6859.jpg
アクリル板に線を引いて,カッターで強く引き溝を切る(これアクリル専用カッターです.DIY店で売っています.普通のカッターナイフは絶対に不可です.手を切ります!).
溝は5〜6回力強く引いて作る.
img_6861.jpg img_6866.jpg
裏返して,保護用紙をめくって裏の線にそって同様に溝を入れる.当木(あてぎ)を溝ぎりぎりに置くことに注意.
そのまま折りにくいときは図のように硬い金属などではさんで折るときれいに折れる.
img_6848.jpg img_6856.jpg
接着はクランプなどを使って,隙間にアクリルサンデーを流し込む.隙間が透明になると接着剤がきれいに流れた証拠.水槽を作るのではないのでそれほど神経質になる必要はない.
押し板やスペーサー(白)も作って,様々なサイズのセットが完成.


薄いアクリル板(3mm)のカットMovie Part1. click start
薄いアクリル板のカットMovie Part2. click start こういう作業では図のクランプが重宝する.はさんでいるのは2枚の厚さがとても厚いアクリル板を「やとい」(作業の補助パーツ)にしている.


厚いアクリル板(5mm)のカットMovie Part3. click start 厚いアクリル板(5mm)のカットMovie Part4. click start
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アクリルケースと押し板の完成品その1.
アクリルケースと押し板の完成品その2.

1.地層の作成と断層実験

ココアはとても高いのですが,小麦粉と1:2とか1:3に混ぜて使うと,かなり量を増やせて層にできます.下のタイの高校(夏の2ヶ月筆者がゲストティーチャーとして勤務)
KVIS: Kamnoetvidya Science Academy
での実験では,ココアを30%だけ含む粉がタイのスーパーでは安く売っていたのでそれを使っています.

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地層の1層目は小麦粉から.押し板で押したあと,アクリル板のエッジできれいに内壁の小麦粉を車の窓のワイパーのように掃除をする.これが一番大事.※ケースの向かって右端に,あらかじめスペーサーの板が入っていることに注意.地層を作ったあとこれを抜いて,地層の押しいたをはめて地層を押します.
2層目のココアの投入.ココアは高いので少し薄くする.スペーサーの板 が倒れ込まないように押さえています.なおこの写真ではココアの地層を作っていますが,これはタイではスーパーでココア30%の粉を安く売っているからで す.純ココアしか入手できない場合は高くつくのでケースの両側の見える側にのみココアを敷きます.(ココアは地層の模様の役割です)
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押しいたで固めて,アクリル板で内壁についた粉を掃除する.ココアが同じ層厚に見れるように注意.あるていどの層厚ができてくるとスペーサーは倒れなくなります.
その上にさらに小麦粉を注ぐ.
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小麦粉の厚さは1cm程度.小麦粉の厚さを揃えるのはそれほど丁寧にやる必要はない.ざっくりと投入する.
しっかり押し固める.押し固める強さも色々とバリエーションがあるので弱い方から強い方へ,様々に変えてみて断層の出来かたの違いを調べるのも面白い.
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掃除をしたらココアの2層目.
2層目のココアを押し固めて,内壁の掃除.ココアの厚みを揃えることに注意.
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完成したら断層実験!スペーサーをはずして,押し板をそこに入れて横から水平にゆっくりと押していく.
時間が許せば,断層の角度,間隔,できる場所のシフトする様子などを詳細に観察する.私の冒頭の参考文献に解析例を載せました.参考にしてください.

※実験には,KVIS(Kamnoetvidya Science Academy, Thailand) のDr.Janjira Maneesan 先生に協力を得ました.断層実験をしているのはKVISの生徒たちです.

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