スーパーボールの弾性力について動機私たちは幼いころスーパーボールでよく遊んだが、そのときに抱いた「どうしてスーパーボールってこんなに弾むのだろう」という疑問を解消するため、この機会に調べてみようと思った。ゴムの性質大きく伸び縮みする、柔らかい、よく弾むというゴムの基本性能は分子運動性にある。ゴム分子は力が加わっていないとき、図のように曲がりくねった形態をしている。 −CH2−CH2−の結合が回転するためゴムは伸び、また、元の形に戻ろうとするために縮む。ゴムの製造 ① ラテックス（ゴムの樹を傷つけると分泌される白い乳液のことである。）に酢酸などの酸を加える。 ② かき混ぜると徐々に凝固する。 ③ 水洗するとゴムのかたまりが得られる。なんでゴムができるの？ラテックスは普段たんぱく質によって−の電気を帯びており、水中で互いに反発しあっている。しかし酸を加えると水中に＋の電気を帯びた H＋が加わるので、−のラテックスと＋の H＋が結合し、ラテックスの電気が＋−ゼロとなるため、ラテックス同士がくっつきはじめる。その結果ゴムのかたまりが生成されると考えられている。スーパーボールの作成 ①クエン酸を純水で２倍に希釈した水溶液１０ｇとラテックスを混ぜる。 ②次の２つの道具を使って球状に成型してみた。 Ⅰ.ガチャガチャ Ⅱ.ピンポン玉 Ⅰ.ガチャガチャ市販のガチャガチャに溶液を入れ、すぐにふたをし、上下左右に振る。これは遠心力を利用することによって、きれいな球状にするためである。結果、きれいな球状になった。しかし、数日経ってからそのボールを見ると、ボールの形が変形してしまった。これは、乾燥しボールの中の水分が抜けて、原型をとどめることができなくなったからである。そのため、ガチャガチャを用いた作成方法は断念した。 Ⅱ.ピンポン玉ガチャガチャでの反省をいかして、次に水分を抜きながら成型できる方法を考えた。そこでひらめいたのが、ピンポン玉を使った方法である。ピンポン玉を２つに分け、その型にあわせてゴムを親指で押すことによって、水分を抜きながら成型した。このようにきれいな球状のスーパーボールを作ることができた。ひとつのスーパーボールを作るために１時間近くかかったが、この方法で実験を進めることにした。実験内容＜目的＞スーパーボールをつくるときに使用する薬品の種類や濃度を変えて、スーパーボールの弾み方に変化があるかを調べる。＜方法＞ ① スーパーボールの作成ラテックスに酸（クエン酸 or 酢酸）を加えて、球状に成型する。 ② スーパーボールを弾ませる 1.5ｍの高さから自由落下させて、弾んだ高さを計測する。＜結果＞縦軸…弾んだ高さ（cm）横軸…希釈した割合(倍) 110 105 100 クエン酸酢酸 95 90 85 2 3 4 5 6 酢酸とクエン酸では酢酸で作成したボールのほうが高く弾んだ。また、希釈した割合が大きいほど、ボールはよく弾むことがわかった。考察実験の結果から酸が弱い、つまり H＋が少ないほうがよく弾むということがわかった。 ☆クエン酸はなぜ弾みにくい？☆ クエン酸の場合、H＋が多いため、−の電気を帯びているラテックスと急激に反応する。そのため、分子同士がうまく絡み合わないゴムのかたまりができてしまう。よって弾性力の弱いスーパーボールができる。 ☆酢酸はなぜ弾みやすい？☆ 酢酸の場合、H＋が少ないため、−の電気を帯びているラテックスとゆっくり反応する。そのため、分子同士がうまく絡み合ったゴムのかたまりができる。分子同士の絡み合いがしっかりするということは、ボールが弾む際により元の形に戻ろうとする力が強いということだから、よく弾んだのではないかと考えた。＊ちなみに、市販で売られているスーパーボールで同じ実験をしたところ、平均で 115cm 近く弾み、私たちが作ったスーパーボールよりもよく弾んだ。感想この実験をするにあたり、当初考えていたよりもボールを作るところで時間がかかってしまった。しかし、この実験を通してゴムに関する基礎知識を学ぶことができ、原子間の結合などを考えながら考察することができたのでよかった。もし、機会があれば、スーパーボールがよく弾む酸の希釈の割合を見つけだして、その割合でスーパーボールを作ってみたいと思う。