NHK高校講座

ベーシックサイエンス

Eテレ 毎週 木曜日 午前10:50〜11:00
※この番組は、前年度の再放送です。

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今回の学習

第20回

科学の大運動会!

  • 科学監修:東京理科大学教授 川村 康文
学習ポイント学習ポイント

科学の大運動会!

  • 綱渡りをするでんじろう先生
  • 二千翔ちゃん、失敗!

今回は、ベーシックサイエンス、「科学の大運動会」です。
体だけでなく、日頃養ってきた科学的なものの見方も競い合います。
キュピトロンの3人の中で、誰がリケジョ・クイーンに輝くのでしょうか。

競技を始めるにあたり、まずサイエンスプロデューサーの米村でんじろう先生の登場です。
先生は両手に大きなうちわを持って、綱渡りをしていますが、このうちわには大きな意味があるといいます。

試しに二千翔ちゃんがうちわを持たずに、綱渡りに挑戦します。
しかし、すぐにバランスを崩して落ちてしまいました。

綱渡り
  • 綱渡りの重心
  • うちわを持つと重心が立て直せる

でんじろう先生によると、うちわを使えば、簡単に綱渡りができるといいます。

実は、今回の運動会のキーワードは「重心」です。
綱渡りでは、体の重心がロープの上からずれなければ、落ちることはありません。
しかし、バランスが崩れて重心がロープから外れたとき、体を支えられなければ落ちてしまいます。


そこでうちわの登場です。
うちわであおいで空気の抵抗を利用すれば、それを支えにして体勢を戻すことができるのです。

さっそく最初の競技、「うちわを使った綱渡り」の開始です。
誰が一番速く渡りきることができるでしょうか。

  • 綱渡りをする二千翔

まずは里奈ちゃんが挑戦しますが、途中で落ちてしまったため、失格です。

続いて、彩加ちゃんです。
うちわで体勢を立て直す感覚をつかんで見事渡りきり、記録は12秒92でした。

最後は、二千翔ちゃんです。
スタートすると、あっという間に渡りきり、記録は3秒48でした。
他の2人と大差をつけて、綱渡りは二千翔ちゃんが優勝しました。

皿まわし
  • 布団を回すでんじろう先生
  • 皿回し

次はバランスをとって物を回す競技です。
でんじろう先生はデモンストレーションで、トレーや座布団、さらには大きな布団までも回してみせます。

さすがに布団は回せないので、キュピトロンの3人は皿回しに挑戦です。

  • 皿の高台
  • 皿の重心
  • 3種類の高台の大きさ

皿を回すコツは、皿の底部分にある、高台に棒を引っかけることです。

皿の重心は中央にあります。
高台に棒を添えただけでは、重心が棒を持つ手の位置とずれているので皿は落ちてしまいます。
しかし、高台をなぞるように棒を回すことによって、重心が手の真上に来るようになります。
すると、皿は落ちずに回ります。



藤本 「ここで皆さんに問題です。高台の大きさが違う3つのお皿があります。高台が小さいもの、中くらいのもの、大きいもの、この中で一番回しやすいと思うものを選んで下さい。」

二千翔 「大きいものかなあ。回す範囲が大きいのでバランスが取りやすいと思います。」

里奈 「私は小さいものにします。コマみたいな感じで一点に集中した方が回りやすいんじゃないかな。」

彩加 「私は間をとって中くらいのものにします。」

  • 彩加の皿回し

それぞれ選んだお皿を使って、誰が一番長い時間回せるか、競技開始です。

まずは小さな高台を選んだ里奈ちゃんが挑戦します。
記録は5秒99でしたが、「高台がもう少し大きい方がやりやすい?」という感想でした。

続いては、大きな高台を選んだ二千翔ちゃんです。
記録は6秒42でした。

最後は、中サイズの高台を選んだ彩加ちゃんです。
皿は安定して回り続け、記録は47秒84でした。
手があまり動かず、回しやすかったようです。

  • 小さな高台
  • 大きな高台
  • 中くらいの高台

小さな高台は棒が重心に近いため、バランスを取りやすい反面、棒を小さく回し続けるのは意外に大変です。
大きい高台は棒を勢いよく回しやすい反面、重心が棒から遠いため、バランスがとりにくくなります。

比較的重心に近い位置でバランスを取りながら棒を回し続けることができる、中くらいの高台が、一番回しやすいと言えます。


皿まわしの優勝は、科学的にも正しい選択をした、彩加ちゃんでした。

風船投げ
  • 風船を投げるキュピトロン
  • 空気抵抗で風船はブレる

最後の競技は、細長い風船をどれだけ遠くまで投げられるかを競う、風船投げです。
まずは、3人で一斉に風船を投げてみますが、風船はうまく飛びませんでした。

飛んでいるときに風船の先端がブレると、空気の抵抗が大きくなり、落ちてしまいます。
そこで、ブレずに真っ直ぐに飛ばすため、科学的知識を総動員してそれぞれ風船を改造してみました。

  • 風船を投げる里奈
  • 定規の重みで風船の重心が前方へ移動

里奈ちゃんは、定規をつけて先端部分に重みをつけました。
風船を投げると、記録は5.30mでした。

定規の重みで、重心は一番前へ移動します。
これは定規そのものを投げているようなものです。

  • 風船を投げる彩加
  • 羽根を付けたことにより重心が後方へ移動

彩加ちゃんは、飛行機のイメージで、羽をつけました。
風船を投げてみると、風船は曲がって真っ直ぐに飛ばず、記録は4.90mと伸び悩みます。

ブレずに安定して飛ぶようにと大きな羽根をつけましたが、そのため重心はかなり後方になりました。
そのため風船は後ろに傾き、正面から空気の抵抗を受けたため、押し戻されてしまいました。

  • 喜ぶ二千翔
  • 重心は中心付近に収まる

二千翔ちゃんは、先端をとがらせて後ろに二枚羽をつけた、矢のような形をした風船です。
風船は勢いよく飛び、記録は8.90mでした。

二千翔ちゃんは、ブレないように羽根を風船の後ろにつけ、先端には空気抵抗を減らすためのキャップをつけました。
こうすることで重心が中心付近に位置したため、ブレずに安定して飛ばすことができました。
風船投げの優勝は、二千翔ちゃんでした。

  • でんじろう先生の風船
  • 飛距離18.20m

ここで、でんじろう先生の模範解答を見てみます。
後方にブレないための羽根を3枚つけ、前方にも重りをつけてバランスをとりました。
重心は、中心より少し前に移動します。

先生が投げてみると、飛距離18.20mもの大記録となりました。


でんじろう先生 「重心が中心にあれば、風船がブレても羽根に風があたって押し戻されるので、常に重心を中心に進行方向にまっすぐ飛ぶことができるのです。

結果発表
  • リケジョ・クイーンは二千翔
  • タライを回すキュピトロン

競技が終了し、結果発表です。
綱渡りと風船投げで優勝した、二千翔ちゃんがリケジョ・クイーンに決定しました!


藤本 「優勝の二千翔ちゃんにゴールドタライを贈ります。」

田畑 「おめでとう!」

藤本 「2位の彩加ちゃんはシルバーのタライ、3位の里奈ちゃんブロンズのタライです。3人には今日の知識を生かして、このタライを回していただきます。」

最後に、キュピトロンの3人はバランスをとりながら、それぞれのタライを見事に回しました。


それでは、次回もお楽しみに〜!

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