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実験

まるで超能力(ちょうのうりょく)!?
振(ふ)り子(こ)の「共振(きょうしん)」実験(じっけん)

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実験 まるで超能力(ちょうのうりょく)!? 振(ふ)り子(こ)の「共振(きょうしん)」実験(じっけん)

1つの振(ふ)り子(こ)をゆらすと、手(て)でふれていない振(ふ)り子(こ)までゆれはじめた!? 振(ふ)り子(こ)のふしぎな性質(せいしつ)を実験(じっけん)でたしかめてみよう!

用意(ようい)するもの

  • パズルボード L(2枚(まい))
  • パズルボード M(2枚(まい)) 
    ※パズルボードはキッチンペーターボルダーやブックエンドでも代用(だいよう)可能(かのう)
  • 糸(いと)
  • こむぎねんど
  • はさみ
  • じょうぎ

振(ふ)り子(こ)の作(つく)り方(かた)

[1]

パズルボードのLとMを組(く)み合(あ)わせて、写真(しゃしん)のような形(かたち)のわくをつくる。

[2]

わくの上側(うえがわ)をぐるっと1周(しゅう)するようにして糸(いと)をむすぶ。

[3]

手順(てじゅん)2の糸(いと)に、9本(ほん)の糸(いと)を写真(しゃしん)のようにむすぶ。糸(いと)の長(なが)さの目安(めやす)は40cmくらい。糸(いと)の横(よこ)の間隔(かんかく)は同(おな)じくらいになるようにしよう。

[4]

じょうぎではかりながら3種類(しゅるい)の長(なが)さに切(き)る。長(なが)さの目安(めやす)は長(なが)い糸(いと)が30cm、中(ちゅう)くらいの糸(いと)が20cm、短(みじか)い糸(いと)が10cmくらい。

[5]

糸(いと)の先(さき)を写真(しゃしん)のような形(かたち)にしてこむぎねんどにうめこむ。うめこむ糸(いと)の量(りょう)を調整(ちょうせい)して、同(おな)じ長(なが)さの糸(いと)では振(ふ)り子(こ)の中心(ちゅうしん)が同(おな)じ高(たか)さにくるようにする。このとき、装置(そうち)の上下(じょうげ)をひっくり返(かえ))すと作業(さぎょう)しやすいよ。

ヒント:こむぎねんどを糸(いと)の先(さき)につけていくと、重(おも)さでだんだんと横(よこ)の糸(いと)がたわんできて、長(なが)さが調整(ちょうせい)しにくくなってしまう。そんなときは、装置(そうち)の上下(じょうげ)をひっくり返(かえ)して糸(いと)をねかして作業(さぎょう)すると、振(ふ)り子(こ)の中心(ちゅうしん)をそろえやすくなるよ。

完成(かんせい)!

横(よこ)の糸(いと)が重(おも)さでたわむけど、ゆるすぎなければ問題(もんだい)ないよ。

ヒント:パズルボードのかわりに、キッチンペーパーホルダーやブックエンドを使(つか)っても同(おな)じような装置(そうち)がつくれるよ。この場合(ばあい)は、装置(そうち)が動(うご)かないように布(ぬの)テープで固定(こてい)しよう。パズルボードよりも低(ひく)いぶん、振(ふ)り子(こ)の長(なが)さを調整(ちょうせい)してね。

実験(じっけん)しよう

[1]

どれか1つの振(ふ)り子(こ)をゆらす。振(ふ)り子(こ)のおもりを持(も)って少(すこ)し手前(てまえ)に引(ひ)いてから、そっと手(て)をはなすのがコツ!

[2]

動(うご)かした振(ふ)り子(こ)と、同(おな)じ長(なが)さの振(ふ)り子(こ)だけがゆれ出(だ)した! 同(おな)じ長(なが)さの振(ふ)り子(こ)はゆれて往復(おうふく)する時間(じかん)(振(ふ)り子(こ)の周期(しゅうき))が同(おな)じ仲間(なかま)どうしだから、「共振(きょうしん)」して動(うご)いたんだ。

発展(はってん):おもりの大(おお)きさや重(おも)さを変(か)えてみよう!

こむぎねんどの大(おお)きさや重(おも)さを変(か)えて、振(ふ)り子(こ)の動(うご)きを観察(かんさつ)してみよう。振(ふ)り子(こ)の動(うご)きにちがいは出(で)るかな? また、こむぎねんどのかわりに身近(みぢか)にあるもの使(つか)って同(おな)じ実験(じっけん)をしてみるのもいいね。
※はさみなどゆらすと危(あぶ)ないものは使(つか)わないようにしよう。軽(かる)すぎたり長(なが)すぎたりするものだとうまく実験(じっけん)できないこともあるよ。

こむぎねんどの大(おお)きさや重(おも)さを変(か)えて実験(じっけん)。
こむぎねんどのかわりに、身近(みぢか)にあるもので実験(じっけん)。

なぜ どうして?:振(ふ)り子(こ)の「共振(きょうしん)」のしくみ

ものには「ゆれやすさ」がそれぞれ決(き)まっていて、それに近(ちか)いゆれだと小(ちい)さくゆらしても大(おお)きく動(うご)く。これを「共振(きょうしん)」と呼(よ)んでいるよ。そして、振(ふ)り子(こ)が「共振(きょうしん)」する仲間(なかま)かどうかは、重(おも)さにかかわらず、振(ふ)り子(こ)の長(なが)さのみで決(き)まるんだ。だから、1つの振(ふ)り子(こ)をゆらしてそのゆれが横糸(よこいと)をとおして伝(つた)わると、同(おな)じ長(なが)さの振(ふ)り子(こ)だけが大(おお)きく動(うご)き出(だ)すんだ。

注意(ちゅうい)

・実験(じっけん)は、必(かなら)ずおうちの人(ひと)といっしょにしよう。
・実験(じっけん)前(まえ)にこの作(つく)り方(かた)とヒント、注意(ちゅうい)をしっかり読(よ)んで、まちがった手順(てじゅん)で行(おこな)わないようにしよう。
・実験(じっけん)に使(つか)う材料(ざいりょう)は、おうちの人(ひと)に用意(ようい)してもらうこと。
・実験(じっけん)のあとは、おうちの人(ひと)といっしょにあとかたづけをして、小(ちい)さい子(こ)どもの手(て)がとどかないところにしまうこと。

監修(かんしゅう):秀明大学(しゅうめいだいがく)/大山(おおやま)光晴(みつはる)

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