おもちゃで物理が好きになる！けん玉とミニ四駆に隠された「力学」の秘密（NSA第２回力学編）

サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。

「力学」と聞くと、なんだか難しい公式やグラフを思い浮かべて、ちょっと身構えてしまいませんか？ でも、もし物理が「おもちゃ」や「公園のブランコ」、さらには「救急車のサイレン」の音の中に隠れているとしたら…？ 物理は、私たちの身の回りで「なぜ？」を解き明かす、とてもエキサイティングな冒険なんです。

昨日は、まさにそんな物理の「なぜ？」を全身で体感する実験講座、ナリカサイエンスアカデミー（略称NSA）の第二回目が開催されました！今回のテーマは「力学編」。波動編の積み残しもありつつ（笑）、たくさんの実験をご紹介させていただきました。

中には、このブログを見て遠く新潟から駆けつけてくださった方もいて…！本当に胸が熱くなりました。第１回目から引き続き参加してくださった方も多く、皆さんが目を輝かせて楽しんでおられる姿がとても印象的でした。

実験は「なぜ？」の宝庫

当日ご紹介した実験はたくさんありますが、特に反響が大きかったもの、そして日常と科学がつながる瞬間のいくつかをご紹介します。

けん玉で「無重力」体験？（相対速度）

講座では、なんと日本の伝統的なおもちゃ「けん玉」も使いました。ただ遊ぶのではありません。

玉をまっすぐ引き上げて剣先に刺す「とめけん」をするとき、玉が一瞬フワッと浮いて見えませんか？ あれこそが物理です！

（これが結構難しい…！練習あるのみです）

手（けん）と玉が同じ速度で上昇している間、手から見れば玉は「止まって」見えます（＝相対速度ゼロ）。重力を感じない、まるで宇宙ステーションのような状態が、ほんの一瞬、手元で生まれているんです。この「鉛直投げ上げ運動」と「相対速度」の感覚を、皆さん夢中になって体感していました。

ハイジのブランコとエネルギー（力学的エネルギー保存）

アニメ『アルプスの少女ハイジ』のオープニングで、ハイジが漕ぐあの巨大なブランコ。あれも力学の格好のテーマです。

一番高いところ（位置エネルギー最大）から、一番低いところ（運動エネルギー最大）へ。エネルギーが形を変えながら移り変わる様子（力学的エネルギーの保存）を、スマートフォンのアプリ「モーションショット」で連続写真のように撮影し、その軌跡を解析しました。

「なぜ一番下で一番速くなるのか？」が、エネルギーという目に見えないものの流れとして理解できると、公園のブランコの見え方も変わってきますよね。

摩擦ゼロの世界？（慣性の法則）

「物体は、力を加えられない限り、同じ運動を続けようとする」。これが慣性の法則（ニュートンの運動の第1法則）です。

でも、地球上では「摩擦」が邪魔をして、動いているものもいつか止まってしまいます。そこでホバークラフトやドライアイスの登場です。

空気や昇華した気体（二酸化炭素）で机からわずかに浮くことで、摩擦を極限まで減らせます。そうすると…？ 押された物体は、まるでカーリングの石や、宇宙空間の探査機のようにスーッと滑り続けます。この「不思議な」光景に、皆さんから驚きの声が上がりました。

「おもちゃ」と「アプリ」が最強の教材に

物理実験は、高価な機材がなくてもできます。むしろ、身近なものが最高の教材になります。

ワイルドミニ四駆とエアゼロ

タミヤの「ワイルドミニ四駆」や「エアゼロ」。これらのおもちゃは、実は運動の観察に最適です。とくにワイルドミニ四駆は動きがゆっくりなので、力がどう伝わって動くのかをじっくり観察できます。

何より素晴らしいのはその耐久性！ 生徒が多少乱暴に扱っても（笑）、落としても壊れないタフさが魅力です。 （僕が紹介した青いBULL HEADについてはこちらでも解説しています）

スマホアプリ「トーンジェネレーター」

波動編で積み残していた「ドップラー効果」の実験。救急車が近づくときと遠ざかるときで音が変わる、あの現象です。これを体感するために使ったのが「トーンジェネレーター」というアプリ。スマホから一定の音を出しながら動かすだけで、音の変化がわかります。アンドロイドにも同様のアプリがありますよ。

また、おすすめのDVD「日常にひそむ数理曲線」もご紹介しました。日常の風景に隠された数学や物理の法則を美しく見せてくれます。

実験準備の裏側（受講者の方への補足）

（ここからは受講生の方向けのメッセージも含みます）

昨日は足元の悪い中、本当にありがとうございました！またもや、用意したものを全て消化することができませんでした…（人参など、まだまだ紹介したいものが！）。これらは来年度の講座など、別の機会にご紹介できればと思います。

当日お話しきれなかった補足情報です。「どうやって準備してるの？」というご質問もいただきました。

ドライアイスは、神田の「旭氷業」さん（https://www.iceshop.co.jp/）で購入しました。HPもお店も素朴で、とても良い雰囲気です（笑）。皆さんも、お近くの氷屋さんを一つチェックしておくと便利ですよ。だいたい1kg 500円くらいで、物理だけでなく化学実験でも大活躍します。

けん玉は、なんとダイソーで100円でした。プラスチック製でも十分使えます。

高価な実験器具も大切ですが、僕は100円ショップの材料や、ときには自腹で買ったおもちゃ（笑）も多用します。大切なのは、「あ、これ面白いかも」と思ったらすぐに試せるフットワークですよね。

お問い合わせ・ご依頼について

科学の不思議やおもしろさをもっと身近に！自宅でできる楽しい科学実験や、そのコツをわかりやすくまとめています。いろいろ検索してみてください！
・科学のネタ帳の内容が本になりました。詳しくはこちら
・運営者の桑子研についてはこちら
・各種ご依頼（執筆・講演・実験教室・TV監修・出演など）はこちら
・記事の更新情報はXで配信中！

科学のネタチャンネルでは実験動画を配信中！