小さい力を大きくする装置開発チーム

［４年生］
小さい力を大きくする装置を作ろう開発チーム。
研究所がいよいよ発表の場に向けて動き出しました。
「どのような装置に作ろうか？」
考えてみるもののぱっとは浮かび上がりません。
まずは、１ｋｇのものを１００ｇの力で持ち上げられるものを作ることにしました。
さて、具体的な装置を考えていかなければなりません。

「動滑車だと３つつなげると８分の１の力ですむ」
「それが一番効率的なんじゃない？」
計算上はそのような結果ですが、前回の実験の結果から滑車のおもさまで
計算に入れないといけないことが分かったので、そのことも頭に入れておかなければなりません。
今まで学んだことから、発想が出てきました。
しかし、どれも小さい力を大きくすることができる装置ですが、
実際にどの装置を使っていけばいいのかというところで議論が止まってしまいました。
実際にやってみるのと机上で考えることは違うようです。
そこで
「一人一人調べた方が早いんじゃない？」
「そうだよ。その特徴をまず調べるのがいいんじゃない？」
「歯車と、滑車と、輪軸、一人一人詳しく調べてみよう！」
ということになりました。
それぞれ分担に分かれて、実際に小さい力で大きな力を生む装置を作ってみて、
その結果から、特徴を考察して考えていくことにしました。

「動滑車を使ってみると、こんなにも軽くなるんだ」
計算をしてみると、１０分の１以下にまで軽くなり、これならばいいのではという考え。
それは、あくまで理論上。
実際に装置を作ってみると・・・
「動滑車がうまくつながらない」
動滑車が不安定で実際に装置を作ることが難しく四苦八苦。
実験をしてみて分かったことは、動滑車が安定しないということ。
新たな問題に取り組まなければなりません。
「粘土を使うといいんじゃない？」
以前の実験で粘土を使ったことを思い出しそこから応用していました。
重さも量れるということに気づき、形も変えやすく、ひもなどにもくくりつけることが簡単にできるということに気づいていました。
実際につくってみると、さまざまな問題点にぶつかります。
なかなか本に書いてあることどおりにいきません。
これが使える知識につながっていきます。

輪軸について探究している子は、輪軸を使った巻き取り装置を開発。
井戸を汲み取るような仕組みになっています。
しかし、そこにも問題が・・・。
小さい力で巻き取ることができるのだが、なかなか巻き上がらない。

歯車の装置を探究している子は、ひたすらに歯車の組み合わせによってどのようにで力を変えるのかを考えていました。
「こうやって回すと速くなるぞ」
今までに同じテーマをやったことのある子から、組み合わせてみるといいんじゃないかという提案があり、
「このことを利用して、ひもを巻き取るようにすればいいんじゃないか？」
というわけで、二つの装置の良い所を生かして組み合わせることにしました。
実際にやってみると様々な問題が見えてきましたが、これらを克服し、計算どおりに
発表でみんなを驚かせられるような装置を開発できるでしょうか？