コイルロケットを飛ばせ！「バネの伸び」と飛んだバネの「最高点」
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
身の回りにある何気ないおもちゃや道具も、理科の目で見つめ直すと、そこには宇宙を支配する壮大な法則が隠されています。今回は、誰もが一度は触ったことがある「バネ」を使って、エネルギーの不思議を解き明かす小さな実験をご紹介します。
手作りバネでエネルギーを「見える化」しよう！
東急ハンズなどで手に入る「カラーコイル」という細いバネをご存知でしょうか。今回はこのバネを短くカットして、特製の小さなバネを作りました。
このバネ、ただの輪っかではありません。一番上の端を少しだけ折り曲げるのがポイントです。こうすることで、鉛筆の先に引っ掛けて勢いよく飛ばすことができる「バネランチャー」が完成します！
バネを縮めてから手を離すと、
ビーヨーンと飛び出します。
いざ実験！バネの伸びと高さの関係を探る
準備ができたら実験開始です。バネをどれくらい引き伸ばすと、どれくらいの高さまで飛んでいくのでしょうか？「バネの縮み」と「最高点までの高さ」の関係を精密に調べてみました。
実験方法はいたってシンプルですが、ハイテクです。iPadを三脚で固定して動画撮影し、再生画面に定規をあてて、バネが到達した一瞬の最高高度を測り取ります。
驚きの結果：エネルギーは「2乗」で増える！
実験データをまとめてみると、非常に興味深い事実が浮かび上がってきました。
表をよく見てください。バネの伸びが4cmのときと、その2倍の8cmのときを比べてみましょう。高さはどうなっているでしょうか？
なんと、高さは約4倍に跳ね上がっているのです！グラフにプロットしてみると、その関係はさらに鮮明になります。
数学で習う「y=ax^2（2次関数）」のグラフにぴったりとフィットしました。
理科の先生の解説：なぜ「4倍」になるの？
なぜ、バネを2倍伸ばすと高さが4倍になるのでしょうか。そこには「力学的エネルギー保存の法則」という物理のルールが隠れています。
バネを引き伸ばしたときに蓄えられる「弾性エネルギー」は、バネの伸びの「2乗」に比例するという性質があります。バネを2倍伸ばせば、蓄えられるエネルギーは2の2乗で4倍、3倍伸ばせば3の2乗で9倍になるのです。そのエネルギーがすべてバネを上に押し上げる力（位置エネルギー）に変わるため、高さも2乗に比例して高くなるというわけです。大雑把な実験に見えて、実は物理学の基本原理を完璧に証明しているんですね。
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