理科

理科の知識(猛暑対策)

個別指導塾の学習空間、習志野藤崎・西白井教室の竹村です。

今年は特に暑いですね…!
体調管理の側面から、暑さ対策は受験対策としても重要です。
物理屋の暑さ対策をいくつかまとめて伝授したいと思います。
―寒さ対策のときのコピペここまで

寒さ対策の逆をやると、暑さ対策になるケースがあります。
既に試している対策があるなら、知識や用意を転用できてお得感ありますね!

○布団は…なしが一番涼しい?
布団の、熱の逃げにくいかけ方はあんまり転用…ってのはないですかね。
極論ナシが最高です。実はかけた方が涼しい!みたいな裏技は、物理視点ではなさそうです。
※熱いものの方が冷えるのが早いこともある?という噂は聞いたことあります。
私は暑いーとか言って布団剥いで半端にお腹を冷やすと、お腹を下してしまうので、布団を腹に巻き付けております。

○浴室の湿度を下げる
水遊びが気持ちいいのは、体表面に付いた水が蒸発するときの、熱を奪う現象によるところがあります。
水遊びは実際ちょっとやりにくいかもしれませんが、お風呂場にならより気軽に行けるでしょう。
浴室で涼しい思いをしたいなら、気温や水温の多少より、とにかく湿度が低いこと、ですね。
湿度が上がっていない浴室に入れる一番風呂は、この季節は貴重です。
二番以降はどうしても蒸しますね。一番ほどのさわやかさにはなりにくいです。
窓開放…は難があると思いますが、換気扇回しっぱなしにしておくと、少し良くなるはずです。

○脱衣所で体をふく
上記続き。脱衣所は湿度が外と同程度でしょうから、浴室内よりは低いはずです。
濡れた状態でより乾燥したところに行けば、冷えます=涼しいですね。
冷えすぎて寒いと感じる場合は、浴室内で体を拭けばOKです。

○クーラーは適温で
室温を下げる方法というのは、上げる方法に比べ非常に少ないです。
暖房と違いほとんど選択の余地がないため、あとは如何にうまくクーラーを利用するかです。
※扇風機では室温を下げることはできません。体温は下げられるかもしれませんが。
快適を目指すのであれば、室温は26℃程度がベストと聞きます。
勉強を含め、屋内で長時間活動する場合は、この程度の設定が良いのかなと思います。
ただ、涼しく「感じる」のが重要なのであれば、外気温より3~5℃も低くすれば事足ります。
30℃超えの場所から来た人には、28℃の設定でも十分に涼しいと感じられるでしょう。
むしろ、猛暑下の屋外に慣れている人には、26℃を下回るような冷房は寒いはずで、不調の原因にすらなりえます。
※というか、私がそうでした。電車とか教室とか寒すぎて…対策として夏でも上着用意してました。
また、低い室温に慣れれば慣れるほど、なおさら外が暑く感じるという悪循環も。
というわけで、下げすぎは本末転倒なこともあるので注意です!
冷房が体に悪い、ということではないですよ!念のため。
気温が30℃を大きく超えている状況では、使用はもはや前提条件です。適温が大事です!

7月が涼しかった分、比較的暑さには強い(鈍感なだけ?の)私も、例年ほど暑さ慣れできていない状態でこの猛暑。
連日、寝てても目が覚めるほどというのは初めてで、一晩中クーラー初デビューとなりました。
生徒の皆さんにも、体調管理に苦戦している人は少なくなさそうです。
例年なら夏休みなので、暑すぎる日は蕩けていてもよかったのですが、今年はもう学校も始まったところが多いですね。
使えるもの上手く使って、なんとか、体調崩さずに乗り切りましょう…!
千葉の塾なら個別指導の学習空間

暑さ対策の科学

個別指導の学習空間 千葉エリア 習志野藤崎・西白井教室の竹村です。

…暑くなってきましたね!
感染対策で換気をやればやるほど、クーラーが利かない席が出てくるジレンマです。日が沈んだ後の教室ですら、今の時期からそんな状態ですから、夏本番7月8月の日中の学校暑さ対策との兼ね合いが大変そうですね…

ただ、個人的に気になるところ、汗を悪者扱いしていませんか?
この季節、汗かかなかったら致命的ですよ…!!
なぜ汗をかくのか、原理をちょこっと物理視点でかじっておきましょう。

結論から言いましょう。
液体が気体になるとき、周囲の熱を奪います=周囲の温度を下げます。
汗をかき、その汗が蒸発することで、体表面の温度が下げられるわけです。
この現象が人間の体温管理の仕組みとして組み込まれているのはなぜでしょう。(※個人的には、淘汰されずに残っている、という言い方がより近いです)
この現象は熱伝導と違い、「周囲の温度にかかわらず」狙った場所の温度を下げられます。周囲のものが体より熱くても機能するというのは強い利点です。クーラーや冷蔵庫にも、この現象が利用されています。この機会に原理を調べてみてはいかがでしょう?
…理科系は興味ない???OK,「フロンがなぜ使われていたか」だったら社会科系ですね!

エアコンはさておき、この現象の存在を抑えておけば、夏と暑さに関するいろいろな疑問に答えが見えます。
汗をかかないとどうなる?気温のほうが体温より高くなった時、体温がなかなか下げられなくなりますね。熱中症一直線です。冷房慣れしすぎて、暑いという感覚がなく、暑くても汗が出ないというのは非常に危ないです…!
日本の夏はなぜ暑い?湿度が高いため、汗が蒸発しにくいのが要因のようです。同気温でも、より乾燥していれば汗の蒸発がより進みやすく、体温が下げやすいです。
風はなぜ涼しい?気温のほうが体温より低い場合は、体表面の温まった空気を剥がす効果に依るところがありそうです。冬の風の冷たさはこれですね。が、気温が体温より多少高くなった場合でも、涼しく感じることがありますね。これは、体表面の(汗で)湿った空気を剥がし、汗の蒸発を進める効果が、より大きいためだと思われます。気温が体温より高い場合で、かつ湿度が非常に高い・汗をかいていない・気温と体温の差が非常に大きい場合などは、風が当たるほうが熱くなることもあり得ます。これは日常的にはまずない状況ですが、サウナの中なら試せるかも。

最後に微妙に関係のあるようなないようなオマケを。
アイスが溶けるのが早いのはどっち?
A 扇風機の風を当てる
B 風が当たらないようにする
夏休みの自由研究にでもどうぞ!

こわいものこわくないもの

個別指導塾の学習空間、習志野藤崎・西白井教室の竹村です。

独り言書きながら調べものします。

さてさて、ウィルスウィルスと言いますが、そもそもウィルスって何ですっけ?
微生物の一種?いやそうでしたっけ。違うって高校で習った気はするな。
ああ、あった。書いてありますよ。
「細菌よりはるかに小型(中略)感染性の構造体をウィルスという」
…構造体!
モノによりますが、おおむね100nmレベルのサイズみたいですね。
よく紛らわしくなる細菌は1μmレベルのサイズですか。10倍~100倍程度の差かな。
我々の体内で勝手に増殖する(時に迷惑を被る)という点では、細菌もウィルスも似たようなもんですかね。
ただ、自力では増殖不可能という点で、ウィルスは生物の定義からはずれるようです。
なんか化学物質に近い気がしますね。生物自体、大元は化学物質なんて話は聞きますが。
対策としてはだから、抗生物質ではなくワクチン?
そもそもこの2つの違いってよく知らないですね…同じ部分も多そうですが、どうなんだろ

なんて色々見てると、いつの間に脱線しちゃうんですよね。それがまた楽しい。
そもそも怖いってのは、基本的に未知へのものへであって、完全に既知のものに怖いってあんまりないはずなんですよ(危ないはあるけれど)。
だとしたら、怖いへの対策は知ることです。
今は調べる手段には事欠きません。情報の真偽がわからない?調べればいいんです。調べたはいいけど、中身の情報が読み取れない?そりゃその分野の勉強不足ですね…じゃわからない部分をさらに調べましょう。わからないものがたくさんあったら、興味の向く順番にでOK!楽しんでやれてれば、きっといつの間にか詳しくなってますよ。未知の部分が残っても、何が未知かわかっていれば、怖い部分はだいぶ絞り込めるはず。コロナ、知るほどに危ないヤツだけど、これ自体の怖い部分はもう少ない。
…でもこの「状況」は読めなくて怖いです。。。
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効率の悪い勉強法?

個別指導塾の学習空間、習志野藤崎・西白井教室の竹村です。
2020年になりました!今年もよろしくお願いします。

年末年始で、いくつか映画見ました。
中身の話題にするとネタバレしそうなのでそこは置いといて。

映画は字幕です。字幕で見ましょう!
率直に言えば、私は英語の(文法の)勉強はあまり好きではないです。どうも面白味を感じられません。
でも、英語と日本語の表現の微妙な違いは結構興味があります。
単発の表現でもありますが、英語では同じ言葉の繰り返しなのに、日本語だと別の言葉で補っているケースもありますね。
そんなのを見ていると、単語や文節の「意味」が分かる気がして、それがなんとも個人的に面白いです。

この単語の「意味」というのは、単純な暗記や調べでは私にはなかなか見えてきません。
が、使われている場面があると、一気に理解が早くなります。
漫画やアニメで外国語を習得する人がいるというのも頷けます。

これの効率がいいかと言われると、テストの点数を取る目的では微妙でしょうね。
映画ではそもそも発音を知っている単語しか聞き取れません。
聞き取って、字幕と意味比べまでできるシーンは、私程度だとそう多くないです。話ガンガン進みましね。
1つの映画を映画として鑑賞する限りは、理解が深まるのは2~3単語(または1~2フレーズ)でしょうか。
2時間で2単語…生徒がこのペースで単語暗記やってたらちょっと注文が付きますね…
ただ、これで覚えなおした単語は、ほかの単語に比べかなり深くわかった気になれます(気のせいかもしれません!)
類似の他の語との比較も、説明聞いて納得しやすくなりますね。推測できるものも増えます。
これは座学ではなかなかたどり着けない境地だとも思ってます。
実際使ってるのみてこそ、ですね。

と、英語の話しましたが。してみましたが。
私は理科は常時この、実際に使われる様子を見て理解が深まっている状態なんですよ…
このシーンのこの現象はアレ関係してるなとか、このキャラの能力はこういう規則性があるに違いないとか…
もしかすると漫画やアニメで理科の勉強してますね。

このそもそも?の興味関心の差はいかんともしがたいです。
進路の話題の多い季節ですが、できることなら、興味関心を活かせますように…!

クールな話題

個別指導塾の学習空間、習志野藤崎・西白井教室の竹村です。
すごく寒いですね…私の身近でも、インフルに罹った人が複数出てきました。
繰り返しになりますが、体調管理には特に気を付けましょう(衛生管理も!)。

ところで、最近考えてる物理現象の方の話をつらつら。
この季節、なぜ窓ガラスは曇ったり濡れたり凍ったりするのでしょう?

中学校範囲の知識で考えてみましょう。
前提としてその水の出どころですが、これは空気中の水蒸気でしょうね。
―直接水かけてるとか、配水管が…なんてケースはすみません、放置します。

ではなぜ水蒸気が液体の水に戻るのか、しかも窓ガラスで、というところですね。
前者に関しては、露点というキーワードが重要そうです。
雑に言えば、空気の温度が下がると、水蒸気は液体の水に戻る場合があるという話でした。
つまり、濡れている窓ガラスは、その触れている空気より冷たかったのだろうという事ですね。
家の窓ガラスの内側に限れば、室温より外気温が低いから、で説明つきそうな気がします。
湿度がすでに低い場合は、その条件でも曇らずに済むでしょう。
また、すでに多少曇っていても、窓ガラスを温めれば、その曇りは取れます。
脱衣所の鏡にそんな機能がついていることもありますね。
逆に、室内を加湿している場合は、びしょ濡れになる場合もありますね。
また、この現象で室内の湿度が下がるケースはありそうです。
どれくらい下がるかは、外気温(と室温)によって決まるはずなので、やろうと思えば検証もできそうです。
興味のある方、今のうちに夏休みの自由研究どうでしょう?(笑)

―解せないのは車のフロントガラスの外側が凍るケースですね。
早めに言いますと、これ私も100%の納得のいく理屈考えられてません。
外に置かれた車のガラスが、露点を下回るほど冷たい?
気温と同じ温度ならとにかく、冷える要因には、熱平衡とは違うものがありそうです。
熱放射という要因は考えられますが、それにしてもそこまで冷えるものでしょうか。
そもそも結露ではなく、霧が発生した(≒雨が降った)ために濡れ、凍っているケースはありそうです。
このあたりの原理や計算は高校ではやらず、大学レベルですね。

なんていうのもですね…深夜に帰宅しようとした時、フロントガラスのバリバリに凍ってるあの落胆。
これは生徒諸君にはまだわからんことでしょう(わからんでいいです)。
もうそんな季節です…!
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台風一過

個別指導塾の学習空間、習志野藤崎・西白井教室の竹村です。
夏休みも終わってしまいましたが、いかがお過ごしでしょうか。

つらつらと理科の話書こうと思ってたら、今週は天気が酷かったですね…
幸い、私の見ている教室やその周辺は、聞く限りは対処可能な被害で済んでいました。
しかし、比較的近い場所に、日常生活ができないレベルの被害が出ているところもあります。

こういう時、我々の普段の生活が如何に色々なモノに依存しているか、なんて考えたりします。
例えば、建物などの物的被害がなく、関係あるのが停電だけであっても、深刻な状況に陥ります。
電気なんてなくっても死にはしない?
間違えなく、一昔前はそうだったはずです。200年余り前は、電気の存在すら公ではなかったでしょう。
世界には今も、電気を使わない・知らない人たちがいますが、もちろん絶滅などしてません。
ところが、今の日本では、本当に命に関わるケースすらあると聞きます。
それも、病気などで、生命維持に機械を使っているという、直接的なものだけではないようです。
冷房使用不可→熱中症など、状況次第でほとんど誰でも起こりえます。
即座には命に関わらなくても、加熱調理ができず食料が保存できない→飢えや食中毒による健康被害という線も。

興味深いことに、その危機的状況を解決する手段を、ほとんどの場合当人たちは持ちません。
言い換えましょう、自宅のある一帯が停電した時、その状況を解決できる人がまずいないのです。
私も電気の知識は最低限?ありますが、機械の知識は乏しく、まず復旧作業などできません。
(※技術的にではなく、社会的にできないってのも実際にはあります)
代替手段の用意でいいなら、もう少し可能性は広がりますが、エネルギーの保存則がありますからね…
結局、エネルギー源を用意できない事には、一時しのぎ以上のことはできないでしょう。
恐ろしいことに、停電だけで、結果的に食料の供給すら止まることがあるようです。
食べ物が買えないというだけで、身の回りに如何に食べ物が無い(または見つけられない)かが見えてきます。
水も同じくです。こちらの方が身の回りで見つけやすいですが、池や川の水はそのままだとお腹壊しそうですね…
つまるところ、救援を待つということに。

美しく書けば、これは今の日本が、かなり高度に互いを支えあっているということでもあるでしょう。
高度すぎて、専門外の人ではなかなか代理ができないという弱点でもあります。

私個人として
もし災害でそのような状況に陥ったなら、救援には期待せざるを得ないでしょう。
しかし、救援を待つのみというのは信義に反します。物的被害がありすぎて、寝床もないならとにかく…
物的な意味で備えると言うのはもちろんありますが、そのあとの話です。
でもそうなったら、何ができるというのでしょう…?

―夏休みに買ってみた雑草図鑑一冊とっても、見え方が変わります。

【夏休み質問】暗黒物質って何?

個別指導の学習空間 千葉エリア 習志野藤崎・西白井教室の竹村です。

こんな感じの質問が複数ありました!
Q:「ダークマターってなんですか?」

…教室に「ダークマターとダークエネルギー」って本をこれ見よがしに置いたのは内緒です。

A:正確なところはわかりません!
念のため言えば、「知りません」ではなく「わかりません」。
わからないあたりがダーク(暗黒)なマター(物質)なんですね。
この質問、私も高校生のころから疑問なんですが、まだ解明できていないようです。
ただ、最近調べたら当時よりわかっている部分が少し増えてましたね。
私なりにまとめます。

・宇宙中に存在する(と思われる)何かしらの物質である。
地球上にも存在するはずですが、なぜわからんのかというと…

・今のところあらゆる方法で観測不可。接触不可(?)。
見えるというのは、電磁波が出るか、反射吸収するかなのですが、それがないようです。
接触も多分不可能。触るって現象も、こういう世界では当然ではなかったりします。
そんな幽霊より幽霊してるモノがなぜ存在するといえるのか、なぜなら…

・存在しないとすると、宇宙の成り立ちが説明できない。
今わかっている物理法則と、観測した宇宙の様子を見比べると、つじつまが合わないようです。
その合わない部分を突き詰めていくとき、最も有力な説が、このダークマターの存在ということです。

そのつじつまを合わせるべく想定されたダークマターの姿は、書いたように、あるけど無いモノです。
我々の知る物質に干渉してくる要素が、「質量をもつ」の一点のみかもしれないようです。
そのうえ、地球上という規模では存在が薄すぎて、存在する証拠が見つけられていないと。
ただ、干渉できる以上、小さいとか微小だとかは「気合」でなんとかなるかもしれないようです。
似たような特性のニュートリノとか、ぶつかった瞬間を「気合」でとらえてますからね。
とにかく、今のところ実測できていないということです。
→「気合」と表現した部分は、カミオカンデの仕組みを調べてみてください。
私にはあれは気合としか表現できません。あれほんとうにすごい(語彙力不足)。

本当はもう少しわかっている部分があるのです。
ただ、文章量的にも私の理解・説明力的にも今はここまでです。
物足りないと思った方、まずは昔わかってた物理法則をマスターしてください。何ならそこまではお手伝いします。
したら、勢いで今わかってる物理法則をマスターして、私の代わりにこの正体を探ってきてくださいな!
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【夏休み質問】クローンは自分の記憶を引き継ぐ?

個別指導の学習空間 千葉エリア 習志野藤崎・西白井教室の竹村です。

こんな質問をいただきました!
Q:「無性生殖で増えた個体って、元の個体と同じ遺伝子もってるんですよね?となると、元の記憶を引き継ぐ???」

本人とはこんな話題から、遺伝子やDNAの話題から、クローンやら分身の術やら、ガンの原理やら何やらいろいろ花咲いちゃいましたが、主題はテーマ分のとおり。

A:一言で答えるなら、引き継ぎません。
遺伝子が同じというのは、生まれつきの能力や特性(形質といいますが)が同じということです。
生まれたに手に入れた能力や特性(怪我や記憶も含みます)は含まれません。

見た目がそっくりな双子の人に会ったことがあるでしょうか。
その2人は別人ですよね?そういうことです!

クローン技術も、通常無性生殖のできない動物に対して使うので、何か特殊なことに見えますが、無性生殖とこのあたりの事情は同じです。
微妙なところ、性格や価値観、好みは、どこまで生まれつきで、どこまで生まれた後のものか、なかなか難しい部分があります。
そのため、記憶は別でも、同じことに対して同じようなリアクションをする場面はありそうです。

アメーバなどの分裂だと、もう少し引き継ぐ要素が増えるのかもしれませんが…単細胞生物って記憶力あるんでしょうか。
誰か知ってたら教えてください!
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【夏休み質問】万有引力の大きさ

個別指導の学習空間 千葉エリア 習志野藤崎・西白井教室の竹村です。

こんな質問をいただきました!
Q:「重力は質量が重いほど大きいと聞きます。体重が重い人はその分、人を惹き付ける力が強いはず!!!」

質問…?

A:重力→万有引力と修正したうえで。
確かに、万有引力は質量が大きいほど大きくなります。
惹き付ける…はわかりませんが、引き付ける力もつまり、大きくなりますね。
どの程度でしょうか

以下、ひと段落読み飛ばしてもいいです
万有引力はF=GmM/r^2で計算できます(数式エディタとか使えないので表記ユルシテ)
今回の状況では、
万有引力定数G=6.67×10^-11[Nm^2/kg^2] ※とても小さな値です
対象の質量はm=50[kg]としましょうか。中3男子なら大体このくらいでしょう。
自身の質量はM=50[kg]or100[kg]で比較しましょう。私は四捨五入で50kgくらいです。
二物体間の距離は計算しやすくr=1[m]とします。質点間の距離なので、肌と肌の距離はもう少し近いです。隣について指導してると、この程度の距離でしょう。

この前提で電卓叩くと、
50kgの人の、相手に及ぼす万有引力の大きさは約0.00000017N
100kgの人の、相手に及ぼす万有引力の大きさは約0.00000034N
です。単純に、100kgの人は50kgの人の2倍の引き付ける力を発揮しますね!
ところで、0.00000017Nがどの程度かというと、約0.000000017kgの重さ相当、このうっとおしい0の山を単位に収めると、約17μg(マイクログラム)となります。「見えるか見えないか程度の砂粒1粒レベルの重さ」と同等の引き付け力の差ですね!

まるで効果ないです痩せましょう
惹き付ける力が強いのかという質問?の答えに関しては…えー、数値だけで測れないところもありますよね!わかりません!
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理科屋の虫対策

個別指導塾の学習空間、習志野藤崎・西白井教室の竹村です。
温度、上がってきましたね。
虫、増えてきましたね。。。

この季節、どうしても虫と無縁とはいきません…
ただね、地球上、人間だけ生きてるわけじゃありませんからね
多少の事なら、穏便にすませたいものです。

さて、室内に運悪く入ってしまった虫にはいくつかの末路があります。
なお、以下、大体は米粒以下のサイズの羽虫です。

○誰にも発見されずor気にされずそのまま
教室内に餌が無いうえ、脱出経路も非常に限られます。
つまり後日死体として発見されます。
あるいは、発見すらされずにそのうち箒で掃かれます。
文面にすると悲しい末路ですが、教室ではよくある話です。

○発見され潰される
穏便の正反対ですね。あんまりやりたくないですが、小さすぎる虫はそうなってしまう場合多し。
なんて、小さいのは通常気にならないので良いですが、蚊だと容赦なくこれですね。
ただ、私は教室で蚊に刺された記憶がないですし、見つけることもほぼ無いです。
以下、一部は憶測ですが…
蚊は大体湿気の多い所を好むため、建物の北側に入ることが多いです。
(中1はそんな話理科でやっているハズ。植物の分布以外でも利いてきます!)
でも、常に陰になる北側って、あまり出入り口にしないです。
私の居る教室も、北側の出入り口はいわゆる裏口ですね。普段は出入りしません。
その上窓等の開放部分も一切ないので、蚊があまり入って来ないんじゃないかと。
なお、蚊に悩む家は、大体北側に開放している窓または出入り口があるかと思います。
なるべく開放しないようにすると、少し違ってくる可能性がありますね。

○発見され、捕獲のち屋外に追放される
一定のサイズがあり、かつ動きが緩慢な場合です。
カメムシが飛来すると特にこういう展開になります。不用意につぶすと臭いですし…
なんて、元虫取り少年ならこれで良いんですが、虫が間接的にでも触れない人はこの選択肢が無いですね。
また、掴むこと自体が危険or極めて困難な虫も中にはいます。
すると、下のパターンに…

○発見されたが排除されずぶんぶんする
一定のサイズがあるものの、動きが俊敏すぎるor何らかの理由で触れない場合ですね。
以前、学校でスズメバチ系の大型の蜂に侵入された事がありました。
気持ち悪いだけなら殺虫剤という手もありますが、蜂だと半端な手出しは却って危険です。
対処法ですが、昼間なら、室内の照明を全て落とし窓を開放することで、大体は出ていってくれます。
洗濯物入れているときに虻っぽいの入ってきちゃった、とかは大体これで穏便に済みますね。
夜の場合は効くかやったことないですが…万が一そうなったらお祈りするしかないでしょう。

ゴキブリですか?残念ながら穏便ではないルート確定です。
あれは何故か穏便に済ませられない…謎です。
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