振り子の「鼓動」を可視化せよ！iPhoneとセンサーで挑むリアルタイム物理実験（イージーセンスV-HUB）

サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。

みなさんは、単振り子の実験をするときに「イージーセンス」というセンサーを活用されていますか？ 「振り子の揺れなんて、目で見ればわかるじゃないか」と思う方もいらっしゃるかもしれません。確かに、往復する時間をストップウォッチで測るだけでも実験は成立します。

しかし、あえてセンサーを使うのには、教育的にとても大きな意味があるのです。それは、目に見えない「力」や「加速度」の変化をグラフとして描き出せること。

物理の世界では、物体が動くとき、そこには必ず「力」が働いています。振り子が右へ左へと揺れるとき、糸が引く力や重力はどう変化しているのか。それをリアルタイムで観察することで、教科書の中だけの知識だった「物理法則」が、生きた鼓動のように感じられるようになります。

今回は「イージーセンスV-HUB」という機器を使って、振り子のおもりが描く「力のサインカーブ」を可視化してみました。

まずは、こちらの実験動画をご覧ください。振り子の動きに合わせて、グラフが波打つ様子がわかります。

ワイヤレスが変える！実験の臨場感

この「イージーセンスV-HUB」の素晴らしい点は、測定データを無線でiPhoneやタブレットに飛ばせることです。 iPhoneをプロジェクターに接続すれば、教室の大きなスクリーンにリアルタイムで振動の様子と力のグラフを見せることができます。

振り子が一番端に来たとき、力はどうなっているか？ 逆に真ん中を通過する瞬間は？ 目の前で揺れるおもりの動きと、スクリーン上で動くグラフの点が完全にシンクロする体験は、生徒たちにとっても「なるほど！」という大きな発見につながります。今回使用した力センサーは、おもりの重さに対して少し分解能（細かさを読み取る能力）が荒かったため、グラフが少しガタガタしていますが、それでも周期的な変動ははっきりと捉えることができました。

距離と力のアンサンブルを楽しむ

さらに一歩進んだ面白い使い方もご紹介しましょう。 力センサーだけでなく、「距離センサー」を同時に使ってみるのです。そうすることで、振り子の「位置（変位）」と、そのときにかかっている「力」の相関関係を、二つのグラフで同時に描くことが可能になります。 「位置が最大になったとき、力の向きが逆転する」といった、物理の核心に触れる現象が、美しい波の重なりとして浮かび上がってきます。

身近な「揺れ」の中に隠された、緻密で美しい物理の世界。 最新のツールを使って、ぜひその「見えない世界」を覗き込んでみてください。理科室が、まるで魔法の解析室のように変わるはずですよ！もし興味を持たれましたら、ぜひ一度お手元のセンサーで試してみてくださいね。

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