8kgが指1本で持ち上がる！？つくばで見つけた魔法の装置「かっしゃくん」（つくばエキスポセンター）
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
通勤途中で動滑車を発見したのでうれしくなって撮影しました。ビルをたてるためのクレーンからからのびた滑車だったのですが、２つの動滑車がついていて、４倍の力が出ているものと思われます。
拡大すると、、、
以前、春休みに生徒たちを連れて「つくばエキスポセンター」へ行ってきました。そこで出会った、シンプルながらも科学の奥深さを体感できる素晴らしい展示をご紹介します。
つくばエキスポセンターで見つけた「かっしゃくん」
屋外展示場にどっしりと構えているのが、今回のお目当てである体験型の動滑車展示、その名も「かっしゃくん」です。
一見すると遊具のようにも見えますが、実はこれが実によく考えられた設計になっています。吊り下げられているおもりの重さは、どれも8kg。お米の袋1つ分より少し軽いくらいですが、片手で持ち上げるとなると意外とずっしりくる重さです。
重さ8kgの壁！定滑車は「力の向き」を変えるだけ
まずは、一番左側のコースから挑戦です。ここは「定滑車」だけが使われている作りになっています。実際にひもを引っ張ってみると、大人でも片手では「ぐぬぬ……」と少し力を込めないと持ち上がりません。子供たちなら、全身を使って思いっきり引っ張ることになるでしょう。
実は、定滑車には「力を小さくする効果」はありません。その代わり、上に持ち上げる動作を「下に引く」という動作に変えてくれます。自分の体重を乗せて引けるので少し楽には感じますが、必要な力は8kgのままなのです。
動滑車が登場！力が半分になる魔法の瞬間
次に、真ん中のコースを試してみましょう。こちらは「定滑車＋動滑車」の組み合わせです。
おもりに直接ついている滑車（動滑車）が1つ加わるだけで、世界は一変します。体感の重さは約4kg。驚くほど簡単に、スルスルと片手でおもりを持ち上げることができるのです。「えっ、さっきと同じ重さなのに、なんでこんなに軽いの？」と、生徒たちの目が見る見るうちに輝き出す瞬間です。
さらに軽く！動滑車2つの威力
そして最後、右側にあるのが「動滑車が2つ」ついた最強のパターンです。
こちらはもう、重さをほとんど感じないほど軽々と動かすことができます。指先だけでも動かせるのではないかと思えるほどの軽快さです。
「得をしたら損をする」？科学のルール「仕事の原理」
「こんなに楽ができるなら、全部これにすればいいのに！」と思うかもしれません。しかし、科学の世界には「仕事の原理」という平等なルールが存在します。実は、動滑車を使って「引く力」を半分にすると、その分「ひもを引く長さ」が2倍になります。力を4分の1にすれば、長さは4倍必要になります。つまり、楽に持ち上げられる代わりに、たくさん手を動かさなければならないのです。「楽をした分だけ、手間がかかる」。なんだか人生の教訓のようでおもしろいですよね。
案内板が少し色あせているのがもったいないくらい、この「かっしゃくん」は素晴らしい教材です。教科書で公式を覚えるよりも、実際に手に伝わる重さの違いを体感する方が、ずっと深く記憶に残ります。このような大掛かりで安全な装置が、学校の校庭や近くの公園にもあったら、理科の授業ももっと楽しくなりそうですね。みなさんもつくばに行く機会があれば、ぜひ自分の腕で「科学の魔法」を確かめてみてください。
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