物性についての簡易実験（１）

　そもそも固体とは、液体とは何なのでしょうか。ここでは、固体である柔らかい塑性体と、粘度の大きい液体の性質（物性）の違いを、簡単な実験で見てみます。これを書いている人は完全な甘党なので、実験材料には、ごく身近で見つけた甘いものを使っています。



・準備＝材料と容器の準備
　とても簡単な実験なので、材料と容器があればＯＫです。なお、途中からはさじを使いました。


　「粘度の大きい液体」として「黒みつ」を、「柔らかい塑性体」として「チョコホイップ」を選びました。基本的には、これらを容器に入れて、そのときの状態を観察するだけの非常に簡単な実験です。

実験材料一式(斜め上から）

実験材料一式(正面から）



・柔らかい塑性体（固体）の変形状態の観察（１）
　柔らかい塑性体（固体）であるチョコホイップをチューブから絞り出して、容器に入れて、そのときの形の変化を観察します。チューブと容器のほんのわずかな隙間を移動しているときは、上下に筒状にのびていますが、先端が容器の中で、とぐろを巻いて、落ち着きます。そして、一端落ち着いた形は、そのままにしておけば、全く変形しません。

チューブから絞り出したところ

少し時間がたっても、もとの形はそのまま保たれている



・粘度の大きい液体の変形状態の観察（１）
　液体について、「変形」という言葉を使うことは、ほとんどないと思いますが、ここでは、あえて使わせてもらいます。粘度の大きい液体である黒みつをチューブから滴下して、容器に入れて、そのときの形の変化を観察します。チューブと容器のほんのわずかな隙間を移動しているときは、上下に細く、筒状にのびた液流か、または滴として容器に落ちていきます。容器の中では、量が少ない始めのころの液の広がりの先端は、表面張力のために、平らにはなりませんが、それ以外の液表面は、常に水平を保ちつづけます。あたりまえですが、液体は入れる容器の形に「変形」します。

チューブから滴下しているところ（始めの量が少ないとき）

チューブから滴下しているところ（量が多くなってきたとき）



柔らかい塑性体（固体）の変形状態と粘度の大きい液体の変形状態の比較（１）
　あまりに、あたりまえなので、何をやっているのかと馬鹿にされそうですが、この両者を比較すると、外力が加わらない限り、塑性体（固体）は、もとの形をそのまま保ちつづけ、液体は、容器の形で、上面が水平になる形を保ちつづけます。一定の形を保ちつづけるということは、一緒ですが、保たれる形は、全然別です。


前記の実験の後、少したったときの状況（斜めうえから）

前記の実験の後、少したったときの状況（正面から）



・柔らかい塑性体（固体）の変形状態の観察（２）
　柔らかい塑性体（固体）であるチョコホイップに「外力」を加えたときの形の変化を観察します。 といっても、「とぐろ」の上の部分をさじで押してやるだけです。すると、押している間は、その力に応じて、押された部分がへこみます。しかし、一端、さじをはなして、そのままにしておけば、その後は、全く変形しません。

「とぐろ」の上の部分をさじで押そうとしているところ

「とぐろ」の上の部分をさじで押しているところ


少したったときの状況

少したったときの状況(上の写真の一部拡大）



・粘度の大きい液体の変形状態の観察（２）
　液体については、粘度が大きくても、表面を水平に保とうとする性質が強いので、目にみえるような変形は、ほんの一瞬だけしか現れません。「黒みつ」の表面をさじで少し早めに押してやると、一瞬だけ、さじが通ったあとの液面が低下しますが、すぐ、水平に戻ってしまいます。「液体が容器の形・上面水平」以外の形になり得るのは、特別の一瞬間だけのことです。


さじで、黒みつを「押してみた」ところ

注意深くみていただければ、さじが通ったあとが、ほんのわずか「水位低下」しているのがわかります。

同じことをもう一度やってみましたが、当然結果は同じです



柔らかい塑性体（固体）の変形状態と粘度の大きい液体の変形状態の比較（２）
　上の実験が終わって、少したっても、両者とも形を保ったままなので、変化はありません。
「変形状態の比較（１）」の状態との変化は、実験器具に「さじ」が追加されたことと、さじで押したチョコホイップの「とぐろ」の形が変化したことだけです。


実験後、少したったときの状況(容器内)


実験後、少したったときの状況(全景)



実験の結論
　結論は、あまりに、あたりまえですが、「柔らかい塑性体（固体）」と、「粘度の大きい液体」とは、全くの別物なので、両者を混同しないでいただきたいということです。