Koe työn periaate itse! Ymmärrä liikkuva talja helposti paperiliitin-kokeella
Tervehdys! Täällä Ken Kuwako, tiedevalmentajasi. Jokainen päivä on uusi kokeilu.
【Tämä artikkeli on kuunneltavissa myös radiona!】
Oletteko kokeilleet fysiikan tunneilla tutkimusta liikkuvasta väkipyörästä? Tässä kokeessa tutkitaan, miten ”vetovoima” ja ”narun pituus” muuttuvat, kun kuorma nostetaan samaan korkeuteen joko väkipyörän avulla tai ilman sitä. Vaikka koe näyttää yksinkertaiselta, se yllättää tekijänsä – ja juuri se tekee siitä niin mielenkiintoisen.
Tämä koe vaatii itse asiassa pieniä niksejä onnistuakseen, ja välillä selkeiden mittaustulosten saaminen voi olla oppilaille haastavaa. Esittelenkin nyt paperiliittimen avulla toteutettavan helpon ja selkeän menetelmän. Toivon, että tästä on iloa niin opettajille kuin kaikille tieteestä innostuneille!
Tarvikkeet
• Liikkuva väkipyörä (n. 25 g) • Puuvillalankaa (n. 50 cm, tee lenkit molempiin päihin) • Filmipurkki ja painoja (esim. kaksi 75 g ja yksi 25 g paino = yhteensä 175 g) • Statiivi • Mittaviivain • Koukku
Väkipyörien tai painojen ei tarvitse olla juuri näitä grammamääriä. Käytä sitä, mitä kaapista löytyy. Tältä kokoonpano näyttää:
Näillä pääset vauhtiin. Katsotaanpa seuraavaksi, miten koe etenee! Joskus voi olla vaikeaa huomata tarkkaa eroa väkipyörän käytön välillä. Tässä vaiheessa kuvaan astuu salainen aseemme: paperiliitin! Tämä pieni esine on valtava apu.
Koemenetelmä
Vaihe 1: Ilman liikkuvaa väkipyörää
Kiinnitä ensin väkipyörä painon alapuolelle ja punnitse kokonaispaino. On tärkeää mitata paino niin, että väkipyörä on siinä mukana.
Tulos on lähellä 175 grammaa, eli noin 2,0 newtonia.
Nosta painoa seuraavaksi 10 cm korkeudelle pöydän pinnasta. Kannattaa merkitä 10 cm kohta statiiviin tussilla.
Tässä kohtaa kiinnitä paperiliitin lankaan ja mittaa, kuinka pitkän pätkän lankaa vedit ylöspäin.
Tulos on tietysti 10 cm. Tämän vaiheen voitte tehdä yhdessä koko ryhmän kanssa.
Vaihe 2: Mitä tapahtuu väkipyörän kanssa?
Seuraavaksi pujotetaan lanka väkipyörän läpi ja mitataan voima. Tämän vaiheen oppilaat voivat tehdä itsenäisesti annettujen ohjeiden mukaan.
Voima on nyt noin 1,0 N – eli se puolittui!
Kokeilkaa itse: tunnette varmasti, kuinka paljon kevyemmältä nostaminen tuntuu. Antakaa jokaisen ryhmän jäsenen testata tätä vuorotellen.
Nosta nyt painoa väkipyörän avulla taas se 10 cm. Käytä paperiliitintä langassa nähdäksesi, kuinka paljon lankaa joudut vetämään.
Huomaatte, että nostaaksenne painoa 10 cm, teidän piti vetää lankaa 20 cm. Lasketaanpa seuraavaksi tehdyn työn määrä molemmissa tapauksissa.
Ilman väkipyörää: W=Fx=2.0N×0.10m=0.20J
Väkipyörän kanssa: W=Fx=1.0N×0.20m=0.20J
Totesimme siis, että vaikka työkalu helpottaa nostamista, tehdyn työn määrä pysyy samana!
Pienellä lisäyksellä kokeesta tulee paljon selkeämpi ja tuloksista tarkempia. Käyttäkää tätä arkista paperiliitintä apuna ja nostakaa kokeiden onnistumisprosenttia! Toivon, että tämä tuo oivalluksia sekä opettajille että oppilaille. Olen valmistellut myös esitysmateriaalin opetuksen tueksi, olkaa hyvät!
Ohjeet itse tehdyn väkipyörän rakentamiseen löydät täältä:
Yhteydenotot ja tiedustelut
Haluan tuoda tieteen ihmeet ja hauskanpidon lähelle jokaista! Olen koonnut sivuilleni vinkkejä hauskoihin kotikokeisiin selkeiden ohjeiden kera. Tutustu rohkeasti!
・Lisätietoa ylläpitäjästä (Ken Kuwako) täällä
・Yhteistyöpyynnöt (kirjoitustyöt, luennot, tiedepajat, TV-konsultointi jne.) täällä
・Päivitykset ja uutiset löydät myös X:stä (ent. Twitter)!
Tiedekanava YouTubessa – katso koevideot täältä!
３月のイチオシ実験！
- 押し花を作ろう！：梅や桜の花の押し花を作ってみましょう。特別なケースに入れると、長く保存できて、しおりにもなります。
テレビ番組・科学監修等のお知らせ
- 「月曜から夜更かし」（日本テレビ）にて科学監修・出演しました。
- 2月27日放送予定「チコちゃんに叱られる」（NHK）の科学監修しました。
書籍のお知らせ
- 1/27 『見えない力と遊ぼう！電気・磁石・熱の実験』（工学社）を執筆しました。
- サクセス15 ２月号にて「浸透圧」に関する科学記事を執筆しました。
- 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
講師・ショー・その他お知らせ
- 3/20（金） 日本理科教育学会オンライン全国大会2026「慣性の法則の概念形成を目指した探究的な学びの実践」について発表します。B会場 第３セッション： 学習指導・教材（中学校）③ 11:20-12:20
- 7/18（土） 教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
- 10/10（土） 秘密兵器「帯電ガン」が炸裂！ビリビリ！ドキドキ！静電気サイエンスショー＠千葉市科学フェスタ（午後予定）
- 各種SNS X(Twitter)／instagram／Facebook／BlueSky／Threads
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
