5月9日 桑名市大成公民館 こども科学教室 ばね秤つくり

　ばね秤の制作と実験とを通して、以下の学習を行った。
１．金属の弾性と塑性
　金属のばねは、ゴムのように力を加えるとのび、力を除くと元に戻る。これを弾性変形という。
　弾性変形する性質を利用して、ばね秤を制作する。

２．ひっぱりばねを利用したばね秤の制作
　ひっぱりばねと、各自で作った牛乳パックによるフレームを用いて、簡単なばね秤を制作した。フレームに目盛をつけることで、ばねののび量から作用する力を容易に確認することができる。

３．ばねののび特性の確認と、ばね秤の改良
　自作したばね秤に、既知の異なる質量の３つの重り（水を入れたペットボトルを利用）を取り付け、のび量と荷重の関係をグラフ上で示した。直線近似すると、のび量が０となるところで、荷重が０とならないことがわかった。
　上記は、自由状態（初期状態）のひっぱりばねのばね部が互いに接触していることによる。そのため、ばねに過大な荷重を負荷し、自由状態でばね部にすきまができるようにした。力を除いても元に戻らない変形を塑性変形ということを説明した。自由状態でもばね部にすきまを設けることで、ばねの変形特性が、のび量０から直線的に変化することを実測で確認した。

４．力の伝達の実験
　一つの棒（サランラップの芯棒）の両端をばね秤でつるし、その棒の中央に重りをとりつけると、２つのばねののびは、等しくなることを確認した。
　さらに、中央の重りを、端方向へ全長の1/4移動させてつるすと、２つのばねののびは、１：３になることを確認した。これはモーメントの釣り合いで説明でき、前回学習したてこの原理も、その一例であることを説明した。

　４については、時間がなく、先生が代表で実験しただけであり、道具を参加者へ配布し、家庭での創意工夫を促した。「弾性」と「塑性」や、「モーメント」の言葉が、こども達もなんとなく使えるようになってきた。今後も、力とモーメントの学習を意図した教室を繰り返し、概念の理解を深めたい。