ひろじの物理ブログ ミオくんとなんでも科学探究隊

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【ご注意】このブログサイトで紹介している実験の中には、予測できるもの、予測できないものも含め、危険な事態が生じる場合があります。実験はすべて、ぼくやぼくの知人が実際に行ったことのあるものばかりですが、実験を再現される場合は、記事や参考文献の内容をよくご理解の上、ご自分の責任において行ってください。なお、生徒さんやお子さんの場合は、自分たちで単独では行わず、しかるべき指導者や保護者の方のご指導のもとに行ってください。

テーマ:

 

とっぴ「やほお、ろだん、なにやってるの」

ろだん「ひろじさんから教えてもらった、摩擦ジョイントを作ってるんだ」

とっぴ「え、何?」

ろだん「ほら、これ」

あかね「あら、まんが雑誌2冊が重ねてあって・・・ロープが通してあるわね」

ろだん「ロープをもって、ひっぱってみな」

とっぴ「むんく、そっち、持って。せえの!・・・あれ? 離れない」

あかね「なにか、しかけがあるんじゃないの」

ろだん「(雑誌のページを1枚1枚めくりながら)これだよ」

あかね「あ・・・ページが交互に重ねてあるだけね・・・」

とっぴ「うーん・・・いくらひっぱっても外れないな。よし!」

あかね「とっぴ、どこ行くの!」

とっぴ「運動場!」

ろだん「あ、そうか、鉄棒だな。(鉄棒にロープをひっかけて、摩擦ジョイントにつけ直す)よし、これでいい。ぶらさがってもいいぜ、とっぴ」

とっぴ「よし!(そういって、ロープを持ってぶらさがる)おっ、ぶらさがれる!」

むんく「摩擦、すごい」

ろだん「1ページ1ページの摩擦はそれほどでもないけど、100ページ以上1枚ずつ重なっているからな。合計するとすごく強くなる。予備実験してたら、本がはずれず、ちゃんと結んでなかったロープの方が外れたよ」

とっぴ「これ、おもしろい! 読み終わったまんが雑誌を1ページずつ重ね合わせるだけなんだね。ぼくもやってみよっと!・・・2冊を置いて・・・ページを1枚ずつ重ねる・・・」

むんく「あー、それ、なんかヘン。形がゆがんでる・・・」

あかね「フチから重ねるからよ。最初はキレイに重ねられるけど・・・だんだんかさばりが大きくなって、形がゆがんできてるわ」

 

 

とっぴ「うーん、何度やってもダメだな・・・ろだん、どうやって作ったの?」

ろだん「へへん。どうやったと思う?」

むんく「形が上下対称だから・・・真ん中から重ねた・・・」

とっぴ「真ん中からなんて、どうやって重ねるんだよ」

ろだん「それが、できるんだな。ほら、こうすれば、キレイに重ねられる」

あかね「2冊を真ん中で開いて、机の上に伏せて置いて・・・真ん中のページからフチへ向かって、1枚ずつ交互に重ねていくのね・・・」

ろだん「そう。それが終わったら、全体をひっくり返して、残りの半分のページを重ねていく・・・さ、できた! あとは、ドリルで穴を開けて・・・と」

 

 

とっぴ「ほんとだ! キレイに重ねられる!」

ろだん「最後に、ロープを穴に通して、できあがり」

 

(↓実物の写真:雑誌が古くなったので、ガムテープで表紙を補強してあります)

 

ミオくん「やほ! あいかわらず、へんなことやってるね、みんな」

とっぴ「へへえ、すごいだろ! 人間ひとりくらい、ぶらさがってもへっちゃらなんだぜ!」

あかね「とっぴったら、自分が考えたみたいにいってる!」

ミオくん「へえ、これは静止摩擦力の性質を見るのにもってこいだね」

とっぴ「え? どこが?」

ミオくん「ロープをひっぱる力が変化しても、この2冊は離れずに止まってるんだろ」

とっぴ「うん。だから?」

むんく「あっ」

ろだん「そうか!」

あかね「そうね!」

とっぴ「え? 何が? 何?」

ミオくん「静止摩擦力は一定の大きさじゃなくて、他の力に応じて大きさが変化するんだ。それが静止摩擦力の性質だよ。ロープを引く力をいろいろ変えても、2冊が離れないってことで、それがはっきりわかる」

とっぴ「あ、そうか。でも、もっと力の強い人が引っぱったら?」

ミオくん「もちろん、静止摩擦力が大きくなれる限界もあるから、その限界に達すると、それ以上は大きくなれない。ロープを引っぱる力がそれより大きくなれば、2冊は離れることになるさ」

とっぴ「よし! あかね、ぼくといっしょにこっちのロープを持って! ろだんとむんくはそっちのロープ! せえの!」

あかね「だめ! 離れないわよ! 手が痛くなってきたわ」

ミオくん「静止摩擦力が大きくなれる最大値のことを最大摩擦力というんだ。この装置では、その最大摩擦力がかなり大きいからね。人間の力じゃ、2冊を引き離すのは無理じゃないかな。どうしても引き離したかったら、ゴリラでも呼び出そうか?」

あかね「それはやめて」

とっぴ「ろだん、ところで、この装置、なんでまんが雑誌を使うの? 安いから?」

ろだん「そうだな。穴も開けるから、いらない雑誌じゃないとだめだろ。ページ数もたくさんないとだめだろうし」

あかね「まんが雑誌って、ページの紙がざらざらだから、摩擦が強いんじゃないかしら。教科書みたいに、すべすべしたページの本を使ったら、こんなふうに強く重なり合うことはないんじゃない?」

むんく「やってみれば、わかる。教科書を2冊、重ねて・・・」

とっぴ「よし、ドリルで穴を・・・」

あかね「ちょっと、とっぴ、そこまでやらなくていいわよ! 本を重ねるだけでじゅうぶん。ひっぱってみましょうよ」

ろだん「うん・・・おっ、これでもけっこう強いぜ。でも、まんが雑誌ほど強くなさそうだな。力をこめたら、ちょっとずれたぜ」

とっぴ「そりゃあ、ざらざらしてる紙の方が、摩擦は強いからさ」

ミオくん「ふふふ・・・」

とっぴ「なんだよ、その顔は」

あかね「そうね。とっぴにしては、まともなことをいったと思うわ」

とっぴ「・・・あかね!」

ろだん「おれも気になるな。ざらざらしてれば摩擦は強いだろ。摩擦って、細かい凸凹のひっかかりあいが原因だって、どこかで聞いた気がするぞ」

あかね「わたしも!」

とっぴ「ほら、みんなぼくと同意見だ。ミオくん、違うというんだったら、説明してよ」

ミオくん「(時計を見ながら)うーん、今日はこの後仕事があるし・・・また、明日! じゃね〜!」

あかね「あーあ、行っちゃった・・・」

とっぴ「わぁーっ、気になる! そういえば、摩擦って・・・何だろ」

 

 

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