小さな力を大きな力に変えることを目指し、おっちゃんを指一本で持ち上げる装置を作ることに挑戦します。装置に使えそうな原理・仕組みを得るため、 科学技術館に足を運びました。

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"> 軽々重い物を持ち上げたい! – 東京コミュニティスクール

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軽々重い物を持ち上げたい!

タイトル:てこでも動かない?
探究領域:万象究理
セントラルアイディア:「小さな力を大きな力に変えることができる。」

[3・4年生]

小さな力を大きな力に変えることを目指し、
おっちゃんを指一本で持ち上げる装置を作ることに挑戦します。
先週は、エレベーターの原理を参考に、滑車を使った実験をしました。
ほかに参考にできるものを観察すべく、
科学技術館に足を運びました。
車や大きな鐘を持ち上げる装置、
いかにも重そうな金属球を運ぶための仕掛けがいくつも展示してある一室で
じっくり観察です。

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科学技術館は、
科学技術・産業技術に関する展示物を中心に、実験型ワークショップ、科学教室、講演会も数多く開催されていて、1階~5階まで見どころ満載なところです。
1日いても見切れないくらいですが、ちょっと見るくらいでは「楽しい」だけで終わってしまうことも。
しかし、今回の私たちは「おっちゃん持ち上げ装置」に使えそうな原理・仕組みを得るために
見学に来たという明確な目的があります。
そのため、5階のメカ室(基本的な機械要素(歯車、バネ、ネジ等)やそれを応用した装置がある部屋)だけに見学場所を絞り、装置を一通り楽しんだあとは、自分が参考にしたい装置がどんな仕組みで
動いているのかをひたすら観察していきました。

  20141030160024560_0001.jpg
翌日、装置を図解していきました。

「このギアどうやって動かしてるの?」
「棒がくっついてて動かせた。」

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「こんな感じかな。」
レゴを使って確かめてみます。
「棒を使うってことは、輪軸と関係ある?」
「これって小さな力で小さなギアを動かしてるだけじゃない?」
「ギアよりも滑車の方が軽いからいいんじゃない?」などなど
疑問や確かめたいことがでてきます。

20141030155944929_0003.jpg
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「この図だと、おっちゃんが宙に浮いてることになるよ。」
「あ、ほんとだ。どこにもつながっていない。」
力がどのように伝わっていくのかは重要なポイントです。

20141030155944929_0001.jpg「とにかくバカでかい滑車があれば、簡単に持ち上げられると思う。」
「大きくなくても数があればできるんじゃないの?」
「それじゃ、ちりも積もればになるからダメだよ。」

ちりも積もれば発想は、小さなものが集まって大きな力を生み出すこと。
つまり、○+△+□+・・・・といろんな力を合わせて大きくしていく足し算発想。

滑車を増やすということは、力を倍増させていくということ。
小さな力が滑車によって、大きなものを持ち上げる力に変化する。
誰かの力を借りるのではなく自分の力を増やしていくので、
この場合は足し算ではなく、かけ算発想。

エレベーター実験や科学技術館の装置を動かしてみることで
小さな力でも大きなものを動かせることを実感することができました。
次は、その変化をもたらしていると思われるギア、滑車、輪軸(てこ)が、
どのような働きをしているのかを探っていくことで、 このかけ算発想に迫ります。

IMGP4525.jpgまずは、定滑車の実験。
40ℊの重りが、ひとつの定滑車で吊るされると、
どのくらいの力で持ち上げる(吊り合う)ことが
できるか?
「滑車があるから軽くなる?」「20ℊ?」
「40ℊじゃない?」意見が分かれます。

40ℊで吊り合うことがわかると、定滑車ひとつでは力が変わらないことがわかります。

来週は、動滑車の実験から入ります。そして、いよいよ「おっちゃん持ち上げ装置」を
作ります!

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TCS2014年度探究テーマ一覧は、こちらよりご覧ください。

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