懺悔の前に: 数学・理科甲子園の流れ
チームは6人以上8人以下、同じ学校の生徒だけで登録。
なお、細かい点は今年の話なので、来年とか去年とかどうなるか(どうなってたか)は知りません。
予選
個人戦と団体戦があって、それぞれ3人ずつ出場。両方に出ることはできない。
個人戦は3人が同じ8問を解いて、16点ずつ3人分の点数を競う。つまり1問2点。今回は確か全部で25分だった気がする。
団体戦は3人が6点の問題8問を協力して解く。1問ずつ2分から4分の時間制限がある。
つまり、個人戦と団体戦は48点ずつ。
本選
予選の上位16チームチームが出場。数学分野と理科分野があって、それぞれ3名。これまた1人も被ってはいけない。
数学分野が20分で32点、理科分野が40分で64点。
決勝
課題を出されて、解法とかを審査員の前で発表する。どうも予選や本選よりも点数のウエイトが重いらしい。
体験記
予選
団体戦に出場。頭があれば解ける問題を1つミスして6点失点。その他2問間違えて戦犯になる。(まあ3人いるから連帯責任と言えなくもないですが)
ただ、個人戦に出た人々がガチ勢だったため個人戦でぶっちぎり一位となり、全体では2位に2点差をつけ辛くも1位通過。どこが「辛くも」やねん
この時点では「私が戦犯！w」と冗談を言えたのだ。そう、この時点では……
あと、学校名のところに自分の名前を書いてチームメイトに笑われた。それまでちゃんと正しく学校名書いてたのに。
本選 数学分野
数学分野では強者3人が安定のパフォーマンスを見せてくれた。ちなみに、テトロミノ5種類(裏表に使える)を2つ以上使って線対称の図形をたくさん作る、というものだった。様子を見ているとそれなりにできたっぽいので、「理科で爆死しなかったら本選は突破できそうやな」とは正直思った。フラグ
本選 理科分野
悪夢。
他の2人は物理とか工作の人材だったので必然的に私が主体となって取り組むことになったのでした。
問題文を引用するぞい。
酵母はインベルターゼという酵素を分泌する。この酵素のはたらきによりスクロース(分子量342)がグルコースとフルクトース(いずれも分子量180)に分解され、酵母中に取り込まれる。
C12H22O11(スクロース) + H2O → C6H12O6(グルコース) + C6H12O6(フルクトース)
また、グルコースやフルクトースを基質としたときのアルコール発酵の化学反応式は次のとおりであることが知られている。
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
これらを参考に与えられた器具と溶液を用いて予備実験等を行い、最適と考えられる条件下で5分間にできるだけ多くの気体を発生させなさい。気体は水上置換法によりメスシリンダーに回収しなさい。より多くの気体を回収できたチームに高得点を与える。
与えられたのは30%スクロース溶液、30%グルコース溶液、10%パン酵母懸濁液。あとは実験に必要なストップウォッチとか試験管とかゴム管とかメスシリンダーとかピペットとか水槽とか。温めるためのカイロも配られました。
制限時間は40分、気体発生のために使える(試験管の中に入れられる)液体は10mLまで。
この試験の最大の論点は結局のところ、スクロース溶液とグルコース溶液と酵母懸濁液の最適な比率を見つけることです。これができなればどれだけ頑張っても死亡確定。
ふぁぼん「触媒の量を全体の1/3と1/6の2つ用意して試してみよう」
一同「は? 全然気体が出てこないんだが……いくらスクロースがグルコースとフルクトースに分解する時間が必要だといっても遅すぎへん?????」
最終的に、残り6分を切った時点で気体発生の勢いが一番マシだった混合物(確か酵母懸濁液2mLとスクロース6mLだったかな)に酵母を追加投入して10mLにしてから、5分間の一発計測ということになりました。ここで触媒を追加投入したのは不幸中の幸いだったかも。こんな格言を知ってる？焼け石に水
記録は5.5mL。ちなみに1位は19.5mLだったかな。
そして、点数は5mLを超えた分に比例するシステムでした。1位が64点になるように調整されるので、我が校の点数は……
64*(5.5-5)/(19.5-5)=2.2
†2点†
終わった後の解説によると、最適な比率は溶液:触媒(酵母懸濁液)がだいたい1:8とか1:9らしいです。
は? 酵母懸濁液の方が圧倒的多量なの? んなもん分かるかいな
余談ですが、スクロースとグルコースのどちらが良いかというと、解説曰くスクロースだとか。酵母は生き物なので浸透圧が高いと弱るかららしい。
(分子量が違うので同じ質量パーセント濃度でもモル濃度はグルコースの方が2倍。よってスクロース溶液の方が浸透圧が低い)
決勝
私が全てを台無しにする失敗をしてしまったせいで、当然決勝は行けませんでした。
決勝ではなんか物理の測定問題が出て、決勝出場チームがどこも模範解答に辿り着けなかった中、チームメイトは普通に模範解答を導き出してました。私がポカしなければ優勝して全国に行けたのでは???
反省
スクロース溶液またはグルコース溶液と酵母懸濁液の最適比は1:9とか1:8くらいだったのに、3:1とか2:1とか見当はずれの範囲でしか予備実験しなかった。当然速度がめっちゃ落ちるので、予備実験の時間がゴリゴリ削られた(持ち時間をほぼ使い果たした)。ついでに気体の発生速度がめっちゃ落ちて結果も悲惨なことになった。
ちなみに、実験中は「速度が遅いのはカイロで温めるのが十分でないからでしょ」と思っていました。(実際は単に酵母が少なすぎただけ)
まあ、要は、触媒だから触媒量(つまり少量)でいいだろうという思い込みがあったって話です。いくら酵母懸濁液の濃度が10%で水溶液が30%だからといって、触媒の方が圧倒的に多いのが最適だとは夢にも思わなかった……
他にもいろいろ反省するところはあるんですが、ぶっちゃけこれが強烈すぎて他に振り返るべき点が霞んで見える。
- 題意の把握に時間がかかった
- 触媒が生物という意識がなかった。ひたすら加熱していた、ワンチャン最後の方は失活していたかも
- 生物だから周りが濃すぎると浸透圧で弱るということまで考えがまわらなかった(それ以前の問題)
こういう実験はそんなにヤバイはずがない(例えば制限時間40分なのに反応が始まるまで15分掛かるとか、そんなことはありえない)ので、15分経っても全然気体が出てこないのはつまり何かおかしいと気付けたはず。で、触媒の量が少なすぎる可能性に思い当たれば、そうすれば残りの20分くらいで十分やり直して計測できたと思う。
結局のところ、私の思考力が消滅していたせいということでファイナルアンサーです。こういうのは後出しジャンケンだし、たられば言っても仕方ないんだけどね……
後輩へのアドバイス
化学の実験マジで怖い。物理実験は(誤差が少なくなるような測定法をすれば)まあ大失敗はしないでしょうけど、化学は反応がちゃんと起きないとかいう最悪の事態もありえるので……
条件を変えて何回か実験できるなら極端な条件も試してみるべき。思い込みは大変怖い。
何かおかしいな? と思ったら条件や操作を再検討するべき。大会の理念上、試行錯誤して正解にたどり着くような問題になってるだろうから(「どっかでミスると即終了サドンデス一発勝負」みたいな問題は出ないはず)、要領よくやれば失敗が判明した時点からでもリカバリは可能なはず。
あと、科学の甲子園は実験屋が多いほど強いです。普段から実験とか物理工作とかしてる人を集めてきましょう。全国大会を見据えると理論屋がいないのは困るので、数学や理論物理ガチ勢も入れておこう。
ぶっちゃけ県大会の筆記試験は(うちの生徒なら落ち着いて解けば)誰が受けても圧勝できるはず。私は爆死しました
なんだかんだ強い人材がたくさんいるのに、能力を発揮できずにバカみたいなやらかしで落ちるのマジでもったいないぞ……(戒め)
