ブランコの科学

こどもたちと公園に出かけました。
遊びにではなく、科学しにです。

まず実験1です。

ブランコにふつうに座って一度後ろに下がり、そのまま足を浮かせて
揺れるのにまかせると、10回揺れた時間は26.7秒でした。
次に、同じように一度後ろに下がり、揺れ始めたら足を揺らして
しっかりこぎます。
スピード感はかなり出るのですが、ほぼ同じ26.8秒でした。
「スタート」でストップウオッチを押すタイミングが難しいため、
コンマ以下は誤差とおもってください。

体重がだいぶ違う子が乗っても、同じでした。

「えっー、なんで?」「おかしいなあ。」


実験2です。

では、ブランコに立って乗り、最初はやはりこがずに揺れに
まかせます。
10回こいでタイムを測定すると23.1秒で、さっきより時間は短く
なりました。
つぎに立ちこぎです。
そうすると24.3秒となり、すこし長くかかりました。
この子はこぐのがうまく、スピード感は半端ないのですが、
10回にかかる時間はしっかりこいだ方が遅くなったのです。

実験3です。

こんどは二人乗りです。
こがずに揺れにまかせると23.6秒。しっかりこいでも23.8秒でした。

予想がほとんどはずれ、「えー?」てな感じですね。


sizeretouchR0012259.jpg


これらの結果は、重心の位置に注目するとすべて説明できます。
重さは関係ありません。


実験1で、自然の揺れにまかせてもしっかりこいでも10回の揺れにかかった
時間がほとんど変わらなかったのは、重心が両方ともほぼ同じだからです。
こどものへその位置だとおもったらいいでしょう。
実は、こぐということは重心の上下動です。
上手にこぐ子は、ブランコが最下点に達した時重心を最も高くし、
最高点に達した時に重心をもっとも低くすればよいことを体で
覚えていますから、最下点で足を折り曲げ、最高点で足を
伸ばします。
今回は座席がかなり低く、最下点で足を折り曲げることが
困難であり、要するにうまくこげなかったと考えられます。


実験2で、立って思いきってこぐ場合、子どもは知らず知らずに
体を上下させています。立っていますから、座っているときとちがい
スムースにそれが可能です。実にじょうずにへそを上下させて
いるのです。
ですから、自然の揺れにまかせるよりも、返って時間がかかるのです。
とはいっても、じつは振れ幅が大きくなっていますので、もちろん
揺れるスピードは速くなっています。

実験1と2をそれぞれ自然の揺れとこいだ場合を比べたとき、実験2の
方が速くなっているのは、立ったためにへその位置、つまり重心が
上がったからですね。

実験3では、実験2と同じ時間になる予定で、
「ほらね、重さには関係ないでしょう。」ともっていくつもりでしたが、
やや誤算がありました。
実は実験2では大きな子が単独でブランコに乗り、実験3ではその大きな子と、
別の小さな子の二人が乗ったので、重心がやや下がってしまいました。
また、自然にまかせてもしっかりこいでもほとんど時間に差が出なかったのは、
二人乗りしたために重心の移動がうまくいかず、こいだつもりでもあまり
こげてなかったということでしょうね。


これ以外にも、ブランコの座席を15cmほど上げて同じ実験を行いました。
実験1の例でいえば、26.7秒だったのが、座席を上げると24.9秒となり、
見事に短縮されました。他の実験でもすべてで2秒程度の短縮でした。


その後、公園で木登りして帰りました。


sizeretouchR0012265.jpg


以前、同じ年代の男の子がびびってしまって木登りができないのを
見ていましたので、少し安心しました。


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