Magneettien voima! Teräskuulat sinkoavat – liikemäärän säilymisen hämmästyttävä maailma (Gauss-kiihdytin)

Olen Ken Kuwako, tiedevalmentajasi. Jokainen päivä on uusi koe.

Oletko koskaan nähnyt tilannetta, jossa metallikuula napsahtaa rivin päähän ja samalla sekunnilla vastakkaiselta puolelta sinkoutuu toinen kuula liikkeelle? Tämä yksinkertainen liike kätkee sisäänsä yhden koko universumia hallitsevista perussäännöistä. Tänään kurkistamme näkymättömään voiman maailmaan – eli liikemäärään – käyttämällä apuna teräskuulia ja vahvoja magneetteja. Lupaan, että fysiikka alkaa tuntua tämän jälkeen hieman läheisemmältä!

Yksi sisään, yksi ulos – kiehtova ketjureaktio

Teimme kokeen, jossa tarkastelimme liikemäärän säilymistä teräskuulien ja magneettien avulla. Katso ensin tämä video, sillä liike on todella koukuttavaa katsottavaa:

Laitamme kuusi kuulaa jonoon ja vieritämme yhden kuulan vauhdilla niitä kohti vasemmalta.

Mitä luulet tapahtuvan? Törmäävä kuula pysähtyy kuin seinään, ja täsmälleen yksi kuula rivin vastakkaisesta päästä sinkoutuu liikkeelle samalla vauhdilla.

Tätä ilmiötä kutsutaan fysiikassa liikemäärän säilymislaiksi. Liikemäärä lasketaan kaavalla massa × nopeus. Koska kaikki kuulat ovat suunnilleen samanpainoisia, ensimmäisen kuulan tuoma ”vauhti” siirtyy ketjussa eteenpäin kuulalta toiselle, kunnes se lopulta vapautuu oikeanpuoleisimman kuulan kautta. Se on kuin viestijuoksu! Vaikka itse törmäysmekanismi kuulan sisällä on monimutkainen, kokonaisuutena näemme selvästi, että liikemäärä säilyy tarkasti.

Entä jos palloja on kaksi? Symmetrian kauneus

Seuraavaksi kokeilimme törmäyttää kaksi kuulaa kerralla oikealta puolelta.

Hämmästyttävää kyllä, tällä kertaa vastakkaiselta puolelta irtoaa tasan kaksi kuulaa yhdessä.

Fysiikan maailma on upean symmetrinen. Koska kuulat ovat kovia ja niiden välinen kimmoisuus on korkea, tässä kokeessa säilyy liikemäärän lisäksi lähes koko systeemin mekaaninen energia.

Lisää vauhtia magneeteilla! Gaussin tykin salaisuus

Lopuksi lisätään hieman ”maustetta” kokeeseen. Kiinnitetään vahva neodyymimagneetti rivin päähän ja törmäytetään kuula siihen. Juuri ennen osumaa magneetin vetovoima kiskaisee kuulan hurjaan vauhtiin. Tämän seurauksena rivin toisesta päästä sinkoutuva kuula lähtee liikkeelle huomattavasti kovempaa kuin alkuperäinen kuula.

Voit katsoa tämän hämmästyttävän hetken hidastettuna tästä:

Tässäkään tapauksessa liikemäärän laki ei petä, mutta mekaaninen energia ei enää säily samalla tavalla. Magneetin tekemä työ eli sen vetovoima antaa kuulalle ylimääräistä energiaa ulkopuolelta.

Tätä periaatetta kutsutaan myös nimellä Gaussin kiihdytin. On uskomatonta, miten yksi pieni magneetti voi muuttaa liikkeen näin radikaalisti! Tämä koe on loistava tapa kokea maailmankaikkeuden lait omin silmin – suosittelen kokeilemaan!

Kysymykset ja yhteistyöpyynnöt

Haluatko kokea tieteen ihmeet lähempää? Olen koonnut vinkkejä hauskoihin kotikokeisiin ja selittänyt niiden taustat selkeällä tavalla. Tutustu rohkeasti!

Tiedeblogini on nyt myös kirjana! Katso lisää tästä.

Lue lisää minusta (Ken Kuwako) täältä.

Tiedustelut (luennot, työpajat, TV-esiintymiset jne.) täältä.
– Seuraa uusimpia päivityksiä X-palvelussa!

Tiedekonstien kanavalla uusia koevideoita!

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。