定滑車と動滑車を使い、人を小さな力で持ち上げる実験です。
これと同じものは国立科学博物館の展示物の中にもあります。
先輩教師いわく、演示実験で見られる数学的な美しさ(きっちり理論通りの力で動くこと)を見せるだけでも十分感動できるよ、とのことでしたが、授業の下手な私めは、大型実験に頼ることにします。
演示実験で力が4分の1で済むことを確認し、いざ体育館へ。
引っかけるところに悩みましたが、屋内で、かつ丈夫なところをということで 肋木を選択。
この写真のように実験しました。
材料にはかなり丈夫なものを使ったので、2人のっても大丈夫。
2人で100kgとしても、4分の1で25kg。
持ち上がります。
理論上、3人を1人で持ち上げるのも可能!
ということでやってみましたが、つくりがお粗末なので3人座ることはできず。
ちょっと大変そう。
滑車により引っ張る力は4分の1になりますが、仕事の大きさは引っ張っている側と引っ張られる側で等しくならなければなりません。
仕事の大きさ(J)=くわえた力の大きさ(N)×力を加えた向きに運動した距離(m)
という公式で考えると、引く力が4分の1になった分、4倍の距離を動かす必要が出てきます。なので、真下に引っ張ると距離を稼げないので斜めに引っ張っています。
<材料>
滑車×4 (今回は耐加重量250kgと本格的なやつ)
6mmワイヤー 5m
ポリエステルスリング 2m & 1m(子どもが座っている部分と掴んで引っ張っている部分)
接続用にCカン×6
肋木への滑車の固定などには、チェーンを輪にして通し、Cカンで止めています。
結構高くついたさ。少しでも印象に残ってくれるとうれしいのですが。。。