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実験

ぶらんこの原理(げんり)をたわしで研究(けんきゅう)「たわしの思(おも)い出(で)ぶらんこ」

実験 ぶらんこの原理(げんり)をたわしで研究(けんきゅう)「たわしの思(おも)い出(で)ぶらんこ」

だれかにおしてもらわなくても、ぶらんこがゆれ続(つづ)けるのはなぜだろう?乗(の)っている人(ひと)の重心(じゅうしん)の移動(いどう)がそのひみつだ。ぶらんこに乗(の)ったときのことを思(おも)い出(だ)しながら、ひもの長(なが)さで重心(じゅうしん)を調節(ちょうせつ)して、たわしをゆらしてみよう。はじめはなかなかむずかしいぞ。

用意(ようい)するもの

・たわし
・Sの字(じ)フック
・ひも(1.5~2m)

やり方(かた)

じゅんび

1)たわしのリング金具(かなぐ)にひもを通(とお)して、しっかり結(むす)ぶ。

2)カーテンレールやハンガーラックなどにSの字(じ)フックをつるし、ひもをかける。このとき、たわしがカーテンやかべにくっつかないようにする。

実験(じっけん)

3)たわしと反対(はんたい)側(がわ)のひもを持(も)ち、もう一方(いっぽう)の手(て)でたわしを少(すこ)しゆらす。このとき、たわしがカーテンなどにふれない向(む)きにゆらす。

 

4)手(て)で持(も)ったひもを引(ひ)いたりゆるめたりして、たわしとSの字(じ)フックの間(あいだ)のひもの長(なが)さを調節(ちょうせつ)し、たわしのゆれをどんどん大(おお)きくしてみる。タイミングが合(あ)わないと、すぐにゆれが止(と)まってしまう。

<うまくゆらすためのコツ>

ひもを引(ひ)いたりゆるめたりするのは、ぶらんこをこぐ動作(どうさ)と同(おな)じだ。立(た)ってぶらんこをこぐときのことを思(おも)い出(だ)そう。ぶらんこの上(うえ)でひざを曲(ま)げることで重心(じゅうしん)を下(さ)げ、そこからのび上(あ)がることで重心(じゅうしん)(重(おも)さの中心(ちゅうしん))を上(うえ)に移動(いどう)しているんだ。

1)ぶらんこでは、いちばん高(たか)いところでひざをのばし、全身(ぜんしん)をぐっと上(うえ)のほうにのばしている。つまりこの実験(じっけん)では、たわしが一番(いちばん)低(ひく)いところを通(とお)りすぎるあたりからひもを引(ひ)きはじめ、いちばん高(たか)いところでたわしとSの字(じ)フックの間(あいだ)のひもが、もっとも短(みじか)くなるようにする。これが1つ目(め)のコツだ。

2)ぶらんこで、ぐっとのび上(あ)がった体(からだ)を次(つぎ)はどうする? 後(うし)ろ向(む)きにゆれがもどり始(はじ)めると同時(どうじ)にすばやくひざを曲(ま)げ、重心(じゅうしん)を低(ひく)くしているはずだ。この実験(じっけん)では、ひもをすばやくゆるめ、ひもが長(なが)くなるようにする。これが2つ目(め)のコツだ。

3)1と2の動作(どうさ)を、たわしのゆれに合(あ)わせてタイミングよく行(おこな)うと、ゆれはだんだん大(おお)きくなっていく。はじめはむずかしいかもしれないが、ぶらんこに乗(の)ったときのリズムを思(おも)い出(だ)せば、きっとうまくできるはずだ。

ぶらんこをゆれ続(つづ)けさせるには?

ゆれているぶらんこに乗(の)り、体(からだ)を動(うご)かさないでいるとやがてゆれは止(と)まってしまう。これは、ゆれの運動(うんどう)エネルギーが空気(くうき)の抵抗(ていこう)などによって、だんだんと失(うしな)われていくからだ。
ぶらんこをゆれ続(つづ)けさせるためには、体(からだ)を動(うご)かして重心(じゅうしん)を上(あ)げたり下(さ)げたりしなければならない。つまり、いちばん低(ひく)いところを通過(つうか)するときは重心(じゅうしん)を下(さ)げ、少(すこ)しでも速(はや)いスピードが出(で)るようにして、運動(うんどう)エネルギーを大(おお)きくすることだ。
つぎに、いちばん高(たか)いところに来(き)たら、できるだけ重心(じゅうしん)を高(たか)くして高(たか)さをかせぐ。おなかを前(まえ)につき出(だ)すようにする人(ひと)もいる。つまり、できるだけ大(おお)きな位置(いち)エネルギーを得(え)ることだ。
そして、後(うし)ろにゆれがもどり始(はじ)めたら、すばやく重心(じゅうしん)を下(さ)げて、また速(はや)いスピードでゆれるようにする。

このように、乗(の)っている人(ひと)の重心(じゅうしん)の上(あ)げ下(さ)げによって、ぶらんこの運動(うんどう)エネルギーは位置(いち)エネルギーに、また、位置(いち)エネルギーは運動(うんどう)エネルギーに変(か)えられる。これをくり返(かえ)すことで、ぶらんこはゆれ続(つづ)ける。たわしの実験(じっけん)では、ひもの出(だ)し入(い)れで重心(じゅうしん)の上(あ)げ下(さ)げを行(おこな
)
っているんだ。

・たわしがゆれているとき、ひもをどんどん短(みじか)くしていくとどうなるかな? また反対(はんたい)に、長(なが)くしていくとどうなるかな?
・公園(こうえん)などで、ぶらんこに乗(の)っている人(ひと)を観察(かんさつ)する。すわってこぐ場合(ばあい)、どんな体(からだ)の使(つか)い方(かた)をしているか、足(あし)の動(うご)きに注目(ちゅうもく)して観察(かんさつ)する。

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