実験Ｄ．Ｂ
テーマ：『古時計を科学する』
目的：
「振り子」というよくあるテーマですが、古時計の振り子から、話を始め、振り子の規則性、共振を体験してゆきましょう。
概要：
振り子の長さと重さ
共振
注意：
特になし
用意するもの：
１、タコ糸 １．２ｍ ５０+７０+９０＝２．１ｍ
２、粘土 卵大 １個
３、割りばし ２膳
４、ものさし、
５、はさみ
６、ゼムクリップ ２個
７、サインペン
８、ノートＰＣ シミュレーション
９、ホワイトボード
１０、テーマ収集カード Ａ４の短冊
事前準備：
共振振り子（三角形）は、作成しておく。
進め方：
１、「おおきなのっぽの古時計おじいさんの時計、、、」という歌があります。「大きな古時計」という題名です。さて、あまり見かけないので写真を持ってきました。これに似たものが公園にありますが、なんでしょう？ そうです、ブランコです。では、ちょっと逆さにしたものになりますが、音楽室にあると思うのですが、なんでしょう？ そう、メトロノームです。そして、催眠術の道具！？
２、古時計にもどりますが、この写真を見ると、時計の文字盤の下には、おもりがぶら下がっています。これを振り子と言います。どうも、これが右左にゆれて時間を測る仕組みになっているようです。では、今日は、このような振り子を使って時間を測れるのか？を考えてみましょう。
３、まずは、簡単な振り子を作ってみましょう。ここにタコ糸が１２０ｃｍあります。タコ糸の端には、ゼムクリップを結びつけます。そのタコ糸の反対側を割りばしのまんなかに結び付けます。
４、そして粘土があります。粘土を半分にしてください。その半分にした粘土をゼムクリップを包むようにして丸めます。これで、振り子ができました。
５、粘土のおもりの中心から１０ｃｍのところのタコ糸に、マジックでマークをつけます。それを１０回繰り返して、１ｍ分、マークをつけます。
６、まず、割りばしのタコ糸を割りばしを回転させて５０ｃｍの長さ（粘土の中心）にまで、巻き取ってください。
７、では、粘土のおもりを揺らしてみましょう。ここに時計があります。１０回往復した時間を計ります。いーち、にーい、さーん、、、じゅーうで、時間は？（１３~１５秒？）
８、これは、何回かやってください。どうです？ やっても、ほぼ同じ時間になりますね。どうもこれで時間が測れそうです。
９、さて、問題です。『１往復を１秒、１０往復で１０秒にしたい。』さてどうするか？
重くする？ 軽くする？ 糸を長くする？ 短くする？ 確かめてみましょう。
１０、「重くする」という意見があったのでひとつだけ、やってみます。重くしてみましょう。先の残りの粘土を合体。そして、１０往復を計ります。 ―――― 変わりましたか？ 変わりませんね。
１１、いくつかの組み合わせがあるようです。
| 長さ | ||||
| 短くする | 変えない | 長くする | ||
| 重さ | 軽くする | |||
| 変えない | ||||
| 重くする | ||||
１２、それぞれ、担当を決めて確認し、報告させる。ｘｘくん、どうだった。
あっ！という間に見てみる方法として、ぶら下げた振り子の糸を指に引っ掛けてだんだん短くするとどうだろう。急に振り子が早く振れるようになったね。
１３、どうも、おもさは関係ないようです。そして、５０ｃｍより短くすると１０秒に近くなりそうです。これをヒントに、各班で、どの長さか見つけて、他の班に内緒で聞かせてください。
１４、さて、正解は？ ２５ｃｍ。確認してみましょう。
１５、ここでは、「振り子の時間は、重さは関係なくて、長さで決まる。」ということがわかって、この地球上では、３０ｃｍで約１秒の周期になることがわかりました。
１６、では、もっと長くしたらどのくらいの時間になるだろう。２ｍ？３ｍ？ スカイツリーは、６３４ｍだと、なんと５０秒。今日の実験では、１ｍ程度の長さでしたから、どうなるでしょうか？ 遅くなる。どれくらい時間がかかるか？ 皆さんは、ゲームをやるのに使っていますが、それだけでなく、現実にはできないことをパソコンの中で計算してみることもできるのですよ。
