※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:金属を温めると伸びる?膨張する?)
金属の加熱による膨張と伸びの違いについての疑問
このQ&Aのポイント
金属は加熱すると伸びるのではなく、膨張する方向や範囲によって伸び方が異なることがある。
鉄の輪っかの実験で学習したように、加熱によって金属は膨張するため、輪の外径も内径も長くなる。
厚みの膨張は微々たるものであるため、輪の内径が大きくなっても、ちょっとだけ穴の開いたリングでは加熱によって通らなくなる可能性がある。
科学の素養のおありの方 宜しくお願いいたします。
小4の息子の疑問です。
金属は 単純に加熱によって膨張するのではなく
膨張する方向などがあるのでしょうか?
学校で 『鉄は加熱すると【伸びます。】= 長くなります。』
だから 【鉄の輪っか】にギリギリ通っていた【鉄球(鉄球以外でも可)】は
【鉄の輪っか】だけ加熱すると 通らなくなる。
と学習しています。
調べてみると、加熱によって金属は【伸びる】ので 輪の外径も内径も長くなる。
だから 加熱した輪っか(リングは)大きくなる。
という事でしたし、典型的な小学生理科の実験の様で、家庭で検索した 小学生向けの動画でも同じ結果ですので 事実としては納得しております。
金属が(長い方向に)伸びている(短い方向には伸びない=膨張しない)性質があるというのなら
納得がいくらしいのですが、【膨張する】と考えると、輪(リング)の内径(この場合横の長さ)は長くなるから輪が大きくなるという考えは分かるのだけれど、たての長さ(厚み)も幾分かは膨張していて、たまたま 厚みと内径との長さを比較すると 厚みの膨張は微々たるものだから、輪の内径を大きくなっただけで、もし円盤にちょっとだけ穴の開いている様なリング(もう輪っかとは言いにくい 穴の開いた丸い磁石みたいな感じ)であったら その輪に通っていたものは 加熱により通らなくなってしまうのではないのか?
金属を加熱すると【伸びる】→棒が伸びていくだけで太さは変わらないのか?
それとも 全体に膨張しているのだけど 太さ分の膨張は微々たるもので 長さ方向の膨張が大きいから 【伸びている】という言い方をしているだけなのか?
例えば鉄道のレールは
暑さによる膨張で曲がらない様に 隙間があいているというけれど
縦方向(長い方向)だけではなくて 太さ自体も変化しているのではないのか?
等々が 息子の疑問なのです。
宜しくお願いいたします。
お礼
先ほど息子に粘土で作らせました! 大きくなりました! 『ポンでリングを作るみたいに 粘土でお団子10個作ってつなげてみて。もう一回り大きいお団子も同じにつないだら分かるよ!って 回答頂頂いたよ。』と伝えると 『???…あ! だわ~!!!』 と分かった様です。 作って確認しました。『伸びるんじゃないわ~!膨張するんだわ!』とご機嫌です。ありがとうございました。
補足
質問の文に間違いがありました。申し訳ありません! ✖> 【鉄の輪っか】にギリギリ通っていた【鉄球(鉄球以外でも可)】は ✖> 【鉄の輪っか】だけ加熱すると 通らなくなる。 ではなくて 〇> 【鉄の輪っか】にギリギリのところで通らなかった【鉄球】が 〇> 【鉄の輪っか】だけ加熱することで【輪っか】が大きくなり通るよう様になる。の誤りでした。 紛らわしくて申し訳ありませんでした。