🌊 流れる水のはたらき じっけんボード

曲がった川で、外がわと内がわの流れの速さ・けずれ方・つもり方をくらべるシミュレーションです。

つかいかた：①水の量をえらぶ → ②（したければ）うき・旗をおく → ③（したければ）よそうする → ④「はじめる」でスタート → ⑤けっかを自動でくらべる。図の上のタブで「上から見た川」と「切った断面」を切りかえられます。断面の位置は、「上から見た川」の赤い点線をタップ（マウスならドラッグ）して どこでも えらべます。「⛶ 全画面」にすると、そうさボタンも図といっしょに大きく出るので、教室のテレビにうつしたまま操作できます。

川の形とかたむきは えらべません：学習指導要領（第5学年 B(3)）が「変える条件」としているのは流れる水の速さ・量だけで、教科書の流水実験も、まっすぐな所と曲がった所を1本の流路に作っておいて、変えるのは水の量だけです。このアプリも同じにそろえ、川は「上と下がまっすぐ・まん中が曲がっている」1本に固定しています。まっすぐな所と曲がった所のちがいは、図をタップして切る場所を変えるとくらべられます。

うき・旗：うきを上流において流すと、外がわ・内がわのどちらが早くゴールするかタイムでくらべられます。旗は岸に深くさしてあるので、たおれたり流されたりしません。外がわの旗は、岸がけずられて川はばが広がると川の中に入ります。内がわは、すなが積もって水が浅くなったところを川原として色を変えて表示します。川原が育つと内がわの旗は川原の上に立つようになります。どちらも「◯cm」で数字が出ます。

対象：小学5年生（理科「流れる水のはたらき」の学習）

💡 まめちしき：どうして 外と内で ちがうの？
曲がった川では、カーブで水が外がわにおしよせるので、外がわの水面が少し高くなります。すると川底の近くでは反対に、水が内がわへ向かって流れます。この流れが川底のすなを内がわへ運ぶので、外がわはけずられて深くなり、内がわにはすながたまって川原になります。深くなった外がわは水が流れやすいので、外がわはますます速くなり、けずる力もさらに強くなります。けずられ続けた外がわは、やがて岸そのものが後ろに下がって川はばが広がります。まっすぐな川では、この変化はほとんど起きません。

先生・おうちのかたへ：この流れは、あらかじめ用意した動きではなく、曲線座標であらわした浅水方程式（遠心力の項をふくむ）をそのつど数値計算しています。曲がりで生まれる底のらせん流や、Meyer-Peter–Müller式による砂の移動量、川底の高さの変化（Exner式）も実際に計算し、その結果として外がわの流速増加・けずれ・内がわへの堆積が現れます。外がわの岸の後退も、岸ぎわの掃流力から同じしくみで計算しています（川はばの上限あり）。川底・川はばの変化は現実には何日〜何年もかかるため、画面では時間を早送りしています（早送りしていることは画面に明記します）。設定はこの端末のブラウザだけに保存され、サーバーには送信されません。