5月の4年生クラスの実験テーマは「滑車」でした。 

 

滑車は、昔は井戸などに、現代ではエレベーターやクレーンに使われている、身近な装置です。 

 

前回のてこ・輪軸のように、滑車にも「小さな力で大きな力を生み出す」ヒミツがあるのでしょうか? 

それを探っていきましょう! 

 

滑車、と一口に言っても、「定滑車」と「動滑車」の二種類があり、性質が違います。 

それぞれについて、おもりを持ち上げるのに必要な力の大きさと、おもりを持ち上げるのにどのくらいの距離を引く必要があるか、調べていきます。 

 

まず、定滑車について実験しました。 

 

 

50gのおもりを持ち上げるのに必要な力は、おもりの重さと同じ50g。ひもを20㎝引けば、おもりは20㎝持ち上がります。 

 

力も長さも変わらないのに、なぜ定滑車を使うのかと言うと、力の“向き”を変えられるからです。重い物を持ち上げる際に、上向きに引っ張るより下向きに引っ張る方が、重力も利用できて楽になるわけです。 

 

今度は、動滑車について調べます。 

おもりと動滑車自体の重さを合わせて60gのとき、これを持ち上げるのに必要な力は、半分の30gでした。

ひもを20㎝引くと、おもりの持ち上がった距離は半分の10㎝。 

 

 

「力で得をしたら、その分、長さでは損をする」のは、てこ・輪軸のとき同じなので、子供たちも納得顔ですウインク

 

でも、ここからが大事なポイントですビックリマーク

なぜ、動滑車を使うと半分の力で持ち上げられるのでしょうか。

 

定滑車があるからはてなマーク

違いますね。

定滑車は力の大きさは変えないはずです。 

動滑車をつっている左右2本のひもに注目です。

この2本に重さが分散するから、1本は半分の力で済むのです。 

 

もう片方のひもを持ってくれているのは、ひもをかけているフックです。 

そのことを実感してもらうために、こんな実験をしました。 

 

まず、5㎏のコメ袋を一人で持ったときと、二人で持ったときの重さの違いを感じてもらいます。次に、袋の持ち手の片方を手すりにかけて一人で持ってみると、手すりが半分持ってくれているので、二人で持った時と同じ軽さになります。 

 

   

 

では、持ち上がる距離が短くなるのはどうして?

 

動滑車とひもをじっと見つめて考えていた子供たちから、

「引いたひもの長さも、左右に分けられてしまうから」という意見が出ました。

大正解 合格グッド!

 

動滑車のヒミツがわかったところで……

動滑車を2個に増やしてみましょう。 

2個の動滑車が一体となって動くように人形のおもりをぶらさげて、実験しました。

 

 

結果は、持ち上げる力は(おもり+動滑車の重さの)4分の1。持ち上がる距離も引いた距離の4分の1。

みんなの予想通りでした!!

「動滑車をつっているひもが4本あるから」と説明もしっかりできたねアップ 

 

最後に、オマケの実験として、動滑車2個を貼り合わせてクレーン型にしてみまし

た。

 

 

ひもをたくさん引いても、「なかなか上がらない~!」 

鉛筆を乗せて、落とさずに持ち上げられるか?!と誰かが始めて、クレーンゲームをしながらお開きとなりましたバイバイ