2007年08月16日

小学校理科・ばね




犬 小学校理科でみんながつまるところといえば物理、

  特にばねの問題が苦手な子が多いよね。



もうやだ〜(悲しい顔) ボクもばねのところ難しかったんだ。

  どういうふうに考えると覚えやすいの?


犬 ばねにつなげるおもりの重さを2倍・3倍と増やしていくと

  ばねののび方も2倍・3倍とのびていく。

  ここまでは分かりやすいと思うんだ。問題はばねのつなぎ方。

  直列つなぎと並列つなぎのところだね。




ふらふら そう。どっちがどうか、こんがらがっちゃうよ。

  そもそもどうして、つなぎ方でのび方が違うの?



犬 ちょっと考え方を変えてみようか。

  直列つなぎというのは、ばねを縦につなげているよね。


直列つなぎを人間で考えたら、同じ方向に綱引きをしているようなもの。


  たとえば綱を反対側から10kgの重さで引くとしたら

  どちらの人にも10kgの重さがかかることになる。

  つまり、どのばねにも等しくおもりの重さがかかるから

  それぞれおもりのぶんだけ長くのびるんだ。


直列につなぐばねの数を2本、3本と増やしていけば

のびる長さも2倍、3倍と増えていく。




がく〜(落胆した顔) な、なるほど・・・ でもちょっと不安。



犬 ここで問題を解いてみよう。

まず絵を描いてみると分かりやすいよ。


長さ10cmで、10gのおもりをつるすと1cmのびるばねがあります。

天井からばね(A)をつりさげて20gのおもりをつるし

さらにそのおもりにばね(B)をつりさげ、30gのおもりをつるしました。

ばねの長さの合計は何cmになりますか。



  ばね(B)にかかっているおもりの重さは30g。だから3cmのびる。

  ばね(A)には20gと、ばね(B)の30g、計50gがかかっているから

  ばね(A)は5cmのびる。

  ばねのもともとの長さ10cm × 2本にのびた長さを足して

  10cm × 2本 + (A)5cm + (B)3cm = 28cm




わーい(嬉しい顔) そう! こういう問題が難しかったんだ。



犬 次はばねを並列つなぎにしたときのことを考えよう。

  並列つなぎは2本のばねを横に並べてつるしたもの、つまり

ひとつの荷物に2本の綱をつけて、2人で引いてるようなものだ。

ひとりひとりにかかる重さは、荷物の重さのちょうど半分ずつになるよね。




わーい(嬉しい顔) 片方のひとがサボらなければね。



犬 並列つなぎの場合、1本1本のばねにかかる重さは

  ばねが2本、3本と増えるにしたがって2分の1、3分の1と減っていくんだ。

  ここでまた問題だよ。


長さ10cmで、10gのおもりをつるすと1cmのびるばねがあります。

天井からばね(A)とばね(B)を並列につりさげて20gのおもりをつるし

さらにそのおもりにばね(C)とばね(D)を直列につりさげて

ばね(D)の先に30gのおもりをつるしました。

4本のばねの長さの合計は何cmになりますか。



  ばね(A)とばね(B)にかかる重さはそれぞれ 20+30=50gの2分の1で25g、

  だからばね(A)とばね(B)はそれぞれ2.5cmのびて12.5cmになるよ。

  ばね(C)とばね(D)にはそれぞれ30gの重さがかかるから

  3cmずつのびて両方13cmに。

  12.5(A) + 12.5(B) + 13(C) + 13(D) = 51cm


  直列つなぎと並列つなぎの扱い方、分かったかな?




わーい(嬉しい顔) もう完璧だね!



犬 大きく出たね〜。あと1点、気をつけておきたいのが

  滑車の扱い方だ。ばねを連結して滑車につるす問題もよく出るよ。


滑車はあっても無視! 基本的に目くらましだと考えよう。

  滑車の有無がばねの長さに及ぼす影響はまず無いからね。


  特に多いのは、ばねの両脇に滑車をおいて、さらにばねをつなぎ

  両端におもりをつるしてばねの長さを聞く問題。


両端のおもりがつり合っているのだから

両方のおもりの重さがばねにかかっていると思うのは大きな間違い!



たとえば、中央にばねを置いて両端に滑車を置き

それぞれ50gのおもりをつり合わせたとしよう。

このときにばねにかかっている重さは100gではなく50g。


  ばねをたてに置いていようと横においていようと

  両方向に同じだけの力がかかっているからこそつり合っているんだからね。

  滑車が出てきたら、各ばねにどれだけの力がかかっているか

  絵を書きなおして考えてみると理解しやすいよ。


ここがポイント・ばねの問題は、見た目にまどわされないように!


posted by 小学校 理科 at 15:32| 小学校 理科