ハンドスピナーで大変身！段ボールピンボールに宿るカオスの物理学
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
段ボールピンボールに、まさかの「予測不能マシン」が誕生
小学１年生の子供の自由研究で、段ボールピンボールを作りました。自由研究工作ブックに載っていた定番の工作です。ただ、そのまま作っただけではどうしても単調な仕上がりになってしまいます。せっかくなら飾り付けもしつつ、もっとアクションを面白くできないかと親子で考えていたところ、子供が持ってきたのは意外なアイテム、そう、ハンドスピナーでした。
「これをつけたい」というひらめきに、面白いアイデアだなと感心しながら、試しに一つ盤面に貼り付けてボールを転がしてみたのです。
すると、その結果は想像以上でした。回転しているハンドスピナーにボールが当たった瞬間、思いもよらない方向へ弾き飛ばされ、目が離せない動きで盤面を落ちていったのです。しかも毎回まったく同じ動きにならないという、なんとも奥深い工作に仕上がりました。こちらの動画をご覧ください。
そもそもピンボールの「落ちる勢い」はどこから来るのか
段ボールピンボールの基本的な動きを支えているのは、実はとてもシンプルな物理の法則です。ボールを盤面の上部に置くと、重力によって斜めの盤面を転がり落ちていきます。この時ボールが持っている位置エネルギー（高い場所にあることで持つエネルギー）が、転がりながら少しずつ運動エネルギー（動く勢い）に変わっていきます。
途中で釘やパーツにぶつかるたびに、エネルギーの一部は音や振動、摩擦熱として失われつつ、残りのエネルギーで方向を変えながら進んでいく、これがピンボールの基本的な仕組みです。障害物の配置や角度をちょっと変えるだけでボールの通り道ががらりと変わるのも、この盤面ならではの面白さといえます。
ハンドスピナーが生み出す「予測できなさ」の正体
ここに回転するハンドスピナーが加わると、話はぐっと面白くなります。
止まっている壁にボールがぶつかる場合、跳ね返る方向はある程度計算できますが、スピナーは秒間に何度も回転している「動く壁」です。ボールが当たる瞬間、スピナーの羽根がどの向きでどれくらいの速さで動いているかによって、ボールが受け取る力の向きと大きさが毎回微妙に変わります。これは物理の世界で「運動量保存の法則」と呼ばれる考え方に関係していて、ボールとスピナーがぶつかり合うとき、両者の運動量（重さ×速度）の合計は保たれながらも、その配分は接触したタイミングや角度によって変化するのです。
ほんのコンマ何秒かの投入タイミングのズレが、まったく違う跳ね返り方を生み出す、これはまさに「初期条件のわずかな違いが結果を大きく変える」という、天気予報の世界でも登場するカオス理論的な面白さです。ボールをビー玉にしても面白かったです。
また、ハンドスピナーがなめらかに長く回り続けられるのは、中心のベアリング部分の摩擦が非常に小さく作られているためで、これによって一度与えた回転の勢い（角運動量）がなかなか失われずに保たれます。ボールがぶつかるたびにスピナーの回転はほんの少しずつ勢いを分け与えられて弱まりますが、しばらくは元気に回り続けてくれるからこそ、続けて何度球を投入しても毎回違う弾かれ方を楽しめるというわけです。
スピナー３つで、カオスはさらに加速する
最終的には、盤面に３つのハンドスピナーを貼り付けることにしました。回転する障害物が複数になると、ボールがどのスピナーにどのタイミングで当たるかという組み合わせも一気に増え、予測不能の度合いはさらに跳ね上がります。
何度やっても同じ結果にならない、夏休みの工作としてはもちろん、身近な物理現象を体感できる面白い実験装置にもなりますので、ぜひお子さんと一緒に作って、予測不能な落下ショーを楽しんでみてくださいね。
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！
・科学のネタ帳の内容が本になりました。詳しくはこちら
・運営者の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！
NEW 分解問題集 理科
- ７月２１日発売！『高校入試 分解問題集 理科』（学研）…難しい問題も小さな問題に分解することで、問題を解くことができます。そんな分解の技術が身につくように深く関わりを持って作りました。
７・８月のイチオシ実験！
夏でプシュッと爽やか実験！
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- ７月３０日（水）科学監修「TIF presents ONE SONG FES」（フジテレビ） 26:15~27:15
- 12月26日（土） ナリカサイエンスアカデミー（教員向け実験講習会）開催
書籍のお知らせ
- 『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。
各種SNS（更新情報をお届け！）
【日本語】X(Twitter)／instagram／Facebook 【英語】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。
