なぜ浮くの？なぜ回るの？「浮遊ゴマ」で解き明かす重力と磁力の秘密（U-CAS）
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験！
浮遊コマU-CAS(Amazon)
まるで魔法のように、コマがふわりと宙に浮く。そんな不思議な光景を見たことはありますか？一見すると超能力のようですが、実はこれ、科学の力で説明できる現象なんです。今日は、そんな科学の魔法を体験できるおもちゃ「浮遊ゴマ U-CAS（ユーキャス）」の挑戦を通して、目には見えない力の不思議な世界にご案内します。
まるで魔法？コマが宙に浮く秘密
先日、科学部の生徒たちと、この「浮遊ゴマ U-CAS」に挑戦してみました。U-CASは、コマと台座の両方に磁石が仕込まれています。みなさんもご存知の通り、磁石にはN極とS極があり、同じ極同士（NとN、SとS）は反発し、違う極同士（NとS）は引き合いますよね。U-CASは、この磁石の反発力を使って、コマを空中にとどまらせる、とても面白いおもちゃなのです。
しかし、このコマを浮かすのが、想像以上に難しい！コマが空中で静止するためには、コマを地球が下向きに引っぱる力「重力」と、台座の磁石がコマを上に押し上げる「反発力」が、綱引きのようにぴったりと釣り合う必要があります。付属のおもりを付け替えながら、その絶妙なバランスを見つけ出すのが、この実験の醍醐味であり、難しいところなのです。
なぜ回すの？安定の鍵は「ジャイロ効果」
苦戦の末、ついに成功の瞬間が訪れました！
ここで一つ、新たな疑問が湧きませんか？「なぜコマを回転させる必要があるの？」と。
実は、ただ磁石の力で反発させるだけでは、コマはすぐに姿勢を崩して倒れてしまいます。そこで重要になるのが、回転が生み出す「ジャイロ効果」です。回転している物体は、その回転軸を保ち続けようとする性質があります。勢いよく走っている自転車が倒れにくくなるのも、タイヤの回転によるジャイロ効果のおかげなんですよ。コマを回すことで姿勢が安定し、磁力と重力の繊細なバランスの上で、見事に浮遊し続けることができるのです。
地球も磁石？日によって変わる浮遊条件の謎
さらに興味深いのは、この完璧なバランスが、緯度や気温によっても微妙に変化するという点です。
私たちが実験を行った千葉大学教育学部附属中学校（1月28日、室温10度）では、金属大２個（3g×２）、金属中２個（1g×2）、プラ中２個（0.2g×２）に、止めるためのゴムを加えた合計8.4gのおりを追加することで、うまくいきました。
実は、私たちの住む地球も、それ自体が一個の巨大な磁石（地磁気）です。そのため、場所（緯度）によってコマが受ける磁力の影響がわずかに変わります。また、磁石は温度が上がると少しだけ磁力が弱くなる性質があるため、部屋の温度によっても最適な重さが変わってくるのです。
後日、これをもとに校内でサイエンスショーを行った際も、生徒たちの努力で成功はしたものの、やはり当日の環境に合わせて重さの再調整が必要でした。日によってコンディションが変わる浮遊ゴマは、まるで生き物のようですね。目には見えない自然の法則と対話しながら、一つの現象を成功させる。これこそが、科学実験の面白さの神髄なのかもしれません。
浮遊コマU-CAS(Amazon)
次は永久コマを回してみましょう。
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！
・運営者・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！
