「構築物」フィールドワークで見た様々な橋に利用されている「構造」を目の当たりにしたキッズは、さらに「実験」の方法を変えて「構造と力」について探究してゆきます。

[2年生]T2-3

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"> 三角形は本当に強いの? – 東京コミュニティスクール

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三角形は本当に強いの?

タイトル:築きに気づく
探究領域:万象究理
セントラルアイディア:『構造よく力を制す』

[2年生]

先週は構築物のフィールドワークに出たキッズ達。
色々な「構造」が見てきた構築物にはあることがわかりました。

様々な資料を見回しながら、それぞれどのような構造が使われているか、考えていきます。
まずは、先週からずっと気になっていた「部材を平らに積む」のと、「四角形、三角形に積む」のではどちらが強いか、という実験を行いました。
「三角形に積む」ってことは「三角形を使っているから強いんじゃないかな??
去年の先輩達のプレゼンテーションを見ていたキッズは「三角形」というキーワードを知っていて、それを仮説を立てるのに役立てています。
じゃあ、実際にやってみよう!
今回は、「下に二本、上に一本の横から見ると三角形に積まれている橋」の実験をしました。
「三本平らに並べる橋」は260gに耐えましたが、今回はこの260gを越えることができるのでしょうか??

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「201枚」、「202枚」と数えていくと・・・
「261枚!あっ!落ちた!!!」
「三本平らに並べる橋」と「下に二本、上に一本の横から見ると三角形に積まれている橋」では、全く同じ「260g」に耐えることになりました!!
「予想」に反する結果で一同が驚きに包まれました。

「なぜ、三つ三角形に積んでも同じなんだろう・・・」
「もしかして、三角形は必ずしも強くないのかな?」
いろいろなことを考えているうちに、先週見た構築物に使われている「構造」についても試したくなってきます。

では、「構造」について改めて学ぼうじゃないか!
特に気になったのは「トラス構造」「アーチ構造」「けた構造」「吊り構造」の四つです。

・「トラス構造」
言わずと知れた「効率の良い」構造の一つです。
材料をあまり使わず、でもうまく構造で支えるように「三角形」が基本となる構造です。
先週見た中では、みんなで熱心にスケッチした「高架橋のトラス構造」や、
最後に見た、秋葉原駅にかかる「トラス橋」が、この「トラス構造」を持っています。
トラス構造は「下向きの力」を「斜めの向きに引っ張る」ことで、両岸にかかっている橋の両端で支える構造になっています。

・「アーチ構造」
アーチ構造は、アーチを描く、「曲がった構造」になっていますが、橋に限らず、トンネルや建物などにも多く活用されています。
先週見た橋の中では、「聖橋」が特にそのアーチとしては綺麗な橋でありましたが、
最後に見たトラス橋にも「アーチ構造」は活用されていました。
また、御茶ノ水から神田に続く高架橋の下にも綺麗な連続アーチがあり、
とくにキッズにはこの「アーチの美しさ」に魅了される人も少なくありません。

・「けた構造」
どの橋にもこの「けた構造」はあります。
まっすぐな「けた」を強くするために、「ばってん」の形を入れたり、
Hの形をした鋼材を使ってけた自体を強くしたり、
基本とも言えるこの構造ではありますが、なかなか奥深い「けた構造」でもあります。

・「吊り構造」
レインボーブリッジや、明石海峡大橋、ゴールデンゲートブリッジなど大きな橋は「ケーブル」によって引っ張られるこの「吊り構造」を持っています。
しかし、アメリカワシントン州にかかる「タコマナローズ橋」は「吊り構造」を持っているにもかかわらず崩落してしまった事故が橋の事故でも有名なものです。
吊り橋は下向きの荷重に強い構造を持っていますが、横向きの「風」や「振動」には弱くもあり、現在かかる大きな吊り橋には様々な工夫がされています。
「荷重」だけが橋が受ける力ではないのです。

それぞれの橋の「構造」の特徴を調べ、学んだ後はそれぞれが「構造を持つ橋」を作りたくなってきます。

来週は学んだ「構造」が「本当に強いのか?」という問いに答えるための実験をするため、「実験するための橋の設計図」作成に着手します。
か。
TCS2016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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