昨日は、理科サークルの例会でした。
青森市はこの土日が中体連で、参加できないメンバーもいたのですが、今回もいろいろな持ち寄りネタで盛り上がりました。
今回の学習指導要領の改訂で新たに加わった、「仕事」の内容で出てくる動滑車について、いろいろと実験をしてみました。
教科書では、てこや動滑車などの道具を使うと、少ない力ですむ分、長い距離を動かさなければならないので、仕事の大きさは同じ。
これを「仕事の原理」という、と習います。
でも、これはあくまでも理論であって、実際は滑車やロープの重さ、摩擦によるロスがあり、仕事は損をすることになります。
どのくらい損をするのかを、調べてみました。
こんな滑車をつかって、
こんな風につるして、実際のバケツの重さと、引くのに必要な力の大きさ、引く距離を調べました。
動滑車を3つ使っているので、引く距離はピッタリ6倍になりました。
バケツを50cm引き上げるのに、ロープを3m引かなければなりませんでした。
でも、力の大きさは・・・。
驚きの結果になりました。
9kg(90N)の重さの、水を入れたバケツを引き上げるのに、どのくらいの力で持ち上げられたと思いますか?
参加したメンバーの中では、「やっぱり物理の実験は実際にやってみないとわからないよね」という結論になりました。
昨日も、有意義な時間を過ごしました。
中学校のテスト問題なら、滑車とロープの重さは考えないものとして、
答えは9Kg(90N)の6分の1になるので、
1.5Kg(15N)になるのです。
ところが、実際の力を測定したところ、
4Kg(40N)でした。
ロープと滑車で2.5Kgにもなるわけはないので、ほとんどは摩擦力だろうと思います。
それでも、半分以下の力で済むわけですから、まあ動滑車を使う方が楽に感じるわけです。