自由研究55「研究のツボ、教えますSP（スペシャル）」[2022.7.18]

自由研究55「研究のツボ、教えますSP（スペシャル）」の内容です。

研究のツボ１：ちょっとずつ条件を変える

ある現象を起こす条件を、統計的に見つけだす研究です。検証したい項目以外の条件はそろえて実験するのがポイントです。

例：落としたトイレットペーパーの芯が立つのは、どんな条件のとき？

トイレットペーパーの芯をちょっとずつ高さを変えて落とせば、立ちやすい高さがわかるかも？と考え、「トイレットペーパーの芯を一定の高さから落とすマシーン」を作成しました。

どうしてこのマシーンが必要かというと、、、検証したい項目以外の条件はそろえて実験する必要があるからです。（手で落とすと、微妙な高さの違いが出たり、力の差が出たりして、実験時の条件が揃わない。）

検証したい項目「高さ」をカマボコ板で調整し、各高さで１０回ずつ落として、立った数を数えます。

そうすると、、、、

かまぼこ板５枚の高さの時が一番多くトイレットペーパーの芯が立ちました。でも、４枚のときもまあまあの結果。なので、高さを４枚半で試してみるとか、今度は斜めにして落としてみるとか、さらに追究ができそうです。

例：ペットボトルの中の水を出すための、最適な角度は？

こちらも、角度だけの条件を変えて試してみると面白いです。

研究のツボ２：モデル化する

仮定を検証するために、より単純な装置に置き換え（モデル化）して、実験をしてみる方法です。

例：豚汁は、味噌汁より冷めにくいのか？

このうように、実際の豚汁で実験もできますが、、、、

豚汁の上に油が浮いているのが冷めにくい原因かと仮定をして、、、、

コップにお湯を入れ、片方のお湯には油を注いで、もう一方のお湯はそのままで温度を測るという実験をしました。

今回のモデル化実験では、温度変化の違いはあったものの、そんなに差がなかったので、、、、もしかしたら、豚汁の具に秘密が隠されているのかも？とか、こんにゃくが入っているのが関係しているかも？とか、さらに追究できます。

例：建物の耐震構造

斜めの柱がある場合と、ない場合のモデルを作って実験をします。

揺らしてみると、、、、

やっぱり、斜めの柱がある方が、揺れに強いということが分かりました。

研究のツボ３：仮説を立ててみる

どうしてそうなるのか仮説を立て、実際に行ってみる研究です。

例：メロンのあみあみはどうしてできたのか？

「傷を人がつけて高級そうに見えるようにした」「アミをかけたら、その模様がついた」などなど、楽しい仮説が立てられます。

そして、実際にやってみる！これは、結果が楽しそうですね。でも、時間がかかりそうです(^◇^;)

見分け方：カナブンとコガネムシ

羽の付け根の部分が、三角なのがカナブン、丸なのがコガネムシです。この原則を覚えておけば、簡単に分類ができます！

再現工作

ものを分解して観察することで仕組みを知り、それを工作で再現する自由研究です。

例：踏むと開くゴミ箱

何度も蓋を開いてみて、じっと観察します。

どうやら、ここのペダルを踏むと、、、

力が縦の棒に伝わって、蓋を押し上げる仕組みだということが分かりました。

紙コップで再現工作！足踏みする棒を取り付けます。

縦の棒をつなぎ、縦の棒がずれないようにテープで押さえを作ります。

蓋もテープで取り付けると、、、、

見事に再現工作ができました！！！

あとは、観察してわかった仕組みを自由研究としてまとめるとOK！実際に自分で再現することで、より仕組みを理解できますね。

例：プルバックカー

後ろ向きにタイヤを回しながら動かし、手を離すとピューんと走り出す、チョロQ（チョロキュー）の再現工作です。

分解してみると、、、

何やら、バネのようなものが。

渦巻きになって、狭いスペースに入っていました。

これをタイヤに動力が伝わる歯車に巻きつけることで、針金が元に戻ろうとする力が働いてピューんと走るのですね。

爪楊枝に、細く切った紙を巻きつけて、再現工作！

外側にはタイヤもつけます

後ろに進めて、、、、

手を離すと、ビューンと走りました。紙だけなのに、すごい！！

中の様子です。このように、紙をくるくると巻く（タイヤを後ろ向きに回す）と、紙が引っ張られて巻きつけられた状態になります。

この状態で手を離すと、、、、

勢いよく紙が元に戻ります。この力がタイヤに伝わっているから走ることができるのです。

↓わかりやすいように、紙を外に出してみたものです。中は、こんな感じになっているのですね。

くるくる巻くと、こんな感じ。ここで手を離すと、紙が勢いよく元に戻るのです。

例：ランドセルのパッチンクリップ

よく給食袋をかけておくのに使う、ランドセル横のクリップ部分の再現工作です。

ゼムクリップを使います。切って、曲げて、、、

小さな木っ端に取り付けます。でも、これだけではうまくパッチんと鳴りません。

ランドセルのクリップをよ〜〜〜く観察すると、、、、左右で付いている位置が違うのが分かります。（写真だと、左側の方が長い状態で取り付けてある。）

ゼムクリップを切ったものを、長さを左右で変えて木の棒に差し込むと、ちゃんとパチンと戻ってくるクリップができるのです。面白いですね。最初に思いついた人、すごい！