公開!驚く角度で立つ空き缶とマイケルのゼログラビティーのヒ・ミ・ツ


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食後に実験できる!
子供が目を丸くする実験の紹介!

空き缶をこんなバランスで立てたことありますか?

昨日紹介した横川先生の著書から知りました(^^)。

まずはこちらの動画または、写真を見て下さい。なんとこんな細長い空き缶が、
絶妙なバランスで立つのですね。

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まるでマイケル・ジャクソンの「ゼログラビティー」ようなので、勝手に「マイケル・ジャクソン缶」と名づけました。

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拙著『大人のための高校物理復習帳』よりマイケル・ジャクソンの絵は引用

缶の底と机をボンドでつけているわけではなく、机にはタネも仕掛けもありません。子供も絶対に驚くこの実験、ぜひ挑戦してみてほしいのですが、やってみるとなかなかうまくいきません。というか、そのままでは

できません!

それもそのはず、机にタネも仕掛けもないといいましたが、実は缶にある細工をしています。

実は缶の中には水が入っています。だいたい3分の1くらいまで水を入れた状態にすると、
うまくこのような斜めの状態で、立たせることができるようになります。

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また缶の横部分が少し斜めにカットされているものが最適です。例えばビールの空き缶などは、
斜めにカットされているので、ビールの空き缶でもうまくいきます。

ぜひご自宅で、ビールを飲んだときに、缶の中身を3分の1残して、立ててみて下さい!
子供が目を丸くして、驚くはずです。もちろん子供用に用意したジュースなどの缶の中身はすべて抜いておきましょう。

こうすることにより、子供が一生懸命挑戦しますが、立たなくて、お父さんの技術を尊敬するはずです(^^)

なぜ水を入れると、倒れなくなるのか?

ではなぜ缶の中に3分の1くらい水を入れると、
突然缶はこんなにも不安定な状態で立つようになるのでしょうか。

まず空き缶を立たせると、重心と垂直抗力の合力が一致し力が一直線上に並びます。

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このとき物体のモーメント(回転させるための力)はつりあっており、物体は倒れません。

しかし缶を少し倒してしまうと、重心が机との接点から伸びる垂直抗力の線からずれてしまい、
重心が缶を倒す方向に作用します。このため空き缶は倒れてしまいます。

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これが空き缶が倒れる理由です。

マイケルジャクソン缶の場合は、缶の中に水を入れることによって
缶の重心の位置を無理矢理、左側に移動させています。

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こうすることにより垂直抗力の上に重心がくるため、
モーメントのつり合いがとれて、缶はこのような変な姿勢でバランスさせることができます。

トンボのような形をしたやじろべえなども調べてみると面白いかもしれませんね。

このように、物体が立ってその場で静止をするためには、力のモーメントがつり合うという条件も
大切になってきます。

だるまについてもモーメントを考えて見よう!

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「だるま」がなぜ転んでも転んでも起き上がるのか、これもモーメントと深い関係があります。

だるまの例を見てみましょう。

だるまは、足がマルイ形をしているのが特徴です。
足がまるくても、重心が少し下の方にあり垂直抗力とバランスのとれる場所でだるまは静止します。

 

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このだるまを例えば右に大きく傾けていくとどうなるのでしょうか。

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足がまるいため、垂直抗力の作用点がうまく重心よりも右に出てくるので、
だるまはまたもとに戻ることができます。

マイケルジャクソンのゼログラビティーの秘密

このように考えると、マイケルジャクソンはなぜ倒れないのか?不思議に思うかもしれません。

マイケルジャクソンのゼログラビティーにも秘密があります。こちらの動画をごらんください。

 

こちらにトリックが載っていますが、実はマイケルもモーメントをうまくコントロールしていたのですね。詳しくは下記の高校物理復習帳をご覧下さい。

参考にこちらをオススメします。

横川先生の「気楽に物理」で、マイケルジャクソン缶のこのことを知りました!こちらの本もおすすめです。

 

またぼくの書いた「大人のための高校物理復習帳」では、マイケル・ジャクソン缶とモーメントについてより詳しくまとめております。

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