コインが宇宙を旅する?クルクル募金箱に隠された「加速」の秘密(角運動量の保存・重力場)

サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。

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子供の通っている幼稚園に、なんとも不思議な「くるくる募金箱」が置いてありました。ふとしたきっかけで小銭を投じてみたのですが、これが想像以上に面白いのです!まずは、こちらの映像をご覧ください。

コインがダンスを踊る?加速する回転の秘密

コインを投入すると、大きな円を描きながらゆっくりと回り始めます。しかし、中心に近づくにつれて、描く半径がどんどん小さくなっていき、それに反比例するようにクルクルと回転スピードが増していくのがわかります。最後には猛スピードで穴へと吸い込まれていく姿は、見ていて飽きることがありません。

これは物理学でいうところの「角運動量保存の法則」が目に見える形で現れている現象です。フィギュアスケートの選手が、広げていた腕を体に引き寄せると回転が速くなるのを見たことがありませんか?あの現象と全く同じことが、この募金箱の中でも起きているのです。

募金箱の中に広がる「宇宙」のモデル

以前、渋谷にあるプラネタリウムへ生徒たちと一緒に見学に行った際にも、これと同じ仕組みの展示物がありました。実はこれ、単なる貯金箱ではなく「万有引力の重力場」を再現したモデルなのです。

こちらの動画をご覧ください。中心にある赤いボールを「太陽」に見立てています。

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斜面の絶妙な傾きによって、ボールはただ中心へ真っ逆さまに落ちるのではなく、美しい円軌道を描きながら回ります。この斜面のカーブは、ニュートンが発見した「万有引力の法則」(距離の2乗に反比例する力)を忠実に再現するように設計されていると考えられます。つまり、この募金箱の中でコインが回る様子は、地球などの惑星が太陽の周りを公転している姿そのものなのです。

自宅で楽しめる「宇宙の法則」

同じような展示は、つくばエキスポセンターなどの科学館でも見ることができます。

「こんなに面白いなら、家でも実験してみたい!」と思いますよね。調べてみると、Amazonでも家庭用のミニサイズが販売されているようです。

ボルテックスバンク VORTEX BANK 貯金箱 TY-0380

こちらは2000円程度と非常にお手頃です。リビングに置いておけば、お子様が楽しみながら科学に触れるきっかけになるかもしれません。つい何度もコインを入れたくなってしまうので、あっという間にお金が貯まる(?)という嬉しい副作用も期待できそうです。

日常の何気ない募金箱の中に、宇宙の壮大な法則が隠れている。そんな視点で世界を眺めてみると、いつもの風景が少しだけ違って見えてくるはずです。

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