Experiment Category:
目標:
必要なもの:
- ブロック 2 個
- 紙 1 枚
- 硬貨数個
実験と観察:
1. テーブルまたは床にブロックを 15 cm (6 インチ) 離して置きます。
2. ブロックとブロックの間に、できるだけ多くの「車」つまり硬貨が乗っても耐えられる紙の橋を作ります。
橋が強くなるように紙を折り曲げます。
硬貨を積み重ねる場所は、橋の中央だけです。ブロックの上ではありません。
紙のいろいろな折り曲げ方を試して、一番強い橋を作ってみましょう。
そのほかに身の回りにあるものを選んで、橋がその重さに耐えられるか実験してみましょう。
3. 結果を話し合って、どの構造が一番強かったか、またその理由を考えましょう。
一体どうなっているの:
紙を扇子のように折り曲げると、波状の道路ができあがります。
このひだによって、連続した三角形が作られます。
構造として一番強いのが、この三角形です。
重力に逆らって自分の重さを支え、
また他の物体の重さも支えるものを構造物といいます。
重さは、押す力と引っぱる力の 2 種類を生み出します。
押す力とは、構造物を押し下げる力であり、地面へ導く必要があります。
引っぱる力とは、構造物を引き伸ばす力です。
三角形はこの両方の力を支えます。
押す力は、三角形の 2 つの辺に均等にかかり、
それにより、底辺は 2 つの方向に均等に引っ張られて、
力が生まれます。
三角形が構造として一番強いのは、3 つの辺全体で負荷に耐えているからです。
四角形は 4 辺のうちの 2 辺しか負荷に耐えていません。
このように力を均等に分けることが、三角形を一番強い構造にしているのです。
扇子のように波状になった道路は、この強さを利用して橋を強くしています。
保護者の皆様と先生方へのアドバイス:
ブロックとブロックの間の距離を変えて、同じ実験をしてみましょう。
橋に使う材料も変えてみましょう。
一番結果が良いのはどれでしょう ?
橋の構造にかかる引張力 (ひっぱる力) と圧縮力 (押す力) を理解するため、子どもたちといっしょに「人間アーチ」を作ってみましょう。
60 cm 以上離れて、向かい合って立ちます (子どもと同じ高さになるように大人がひざを曲げた方がいいかもしれません)。
互いに体を前に倒し、自分の手を相手の肩に乗せます。
押されている (圧縮力) と感じる場所はどこでしょうか?
引っ張られている (引張力) と感じる場所はどこでしょうか?
紙を 2、3 枚重ねて厚くして、子どもたちに上級の実験をさせてみましょう。
このようにすると、構造の強度は非常に高くなり、もっと大きい負荷にも耐えられるようになります。
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