そろそろ夏休みも終わりに近づき
自由研究が残っている子供や親?もいるのではないでしょうか。
我が家も残すは自由研究のみ。
しかし、これが結構厄介。
インターネットを見てみても、ありきたりのネタしか出てこなかったり、本を売るサイトに誘導されるのがおち。
我が家で過去にやった自由研究は、他のサイトでは見なかったので、ちょっと紹介したいと思います。

これは、浮力を利用した秤です。
これが浮力秤の全部品です。

どういう構造かというと、水面に浮かぶ4本の柱の上に測るものを載せる台があります。これの浮き沈みの量を測定して重量を出すというものです。

浮力は、アルキメデスの原理により、「押しのけた水の量と同じ浮力が物体に発生」します。
この秤は、柱の1本の大きさは5cm角で、4本で100㎠、1cm沈むと100gの浮力が発生します。
そこで、この台の沈む量を測ることで、重量をだすのです。
しかし、最初水槽に物差しを取り付けたところ計算どおりにいきませんでした。
柱が、沈むことで水位が上がり、誤差を生じていたのです。
そこで、物差しを水面に浮かぶ台に取り付けたところ誤差を解消することができました。(下の写真)


真中に2本棒が通っていますが、これは台の転倒を防ぐものです。
どうしても、重心が浮力の中心よりも高い位置にあるので、台の上に物を載せた時の重心と浮力の中心のバランスが悪いと転倒してしまいます。
何度も位置を変えて、挑戦してみましたが、すぐに転倒するのでこのガイド棒を取り付けました。
沈む柱の材質が重い木、軽い木で沈む量が変わると不安に思う方もおられると思いますが、最初に沈み込む位置が変わるだけで、重りに対して沈む量は変わりません。
おもりを載せて浮かぶものであれば材質はなんでもいいです。(我が家のはバルサ材を使用しています。)(5cm角の木は、普通の木ではなかったので)
物差しの台の上に、鉄の座がねが張り付いていますが、これは物差しと重量のバランスをとるためです。バランスが悪いと、傾いてしまい、正確に測れません。
普通の物差しで1mm沈むと、10gの重さが測れます。
実際に、測ってみましょう。水を沈み込んでも底つきしないところまで入れます。
マイカップを載せてみます。すると、目盛が最初、7cmのところを指していたのが,4.5cmのところを指しています。
最初つくった時は、この指標はもうちょっと上の方で、目盛の10cmのところに合わせてあったのですが、壊れたので、今はとりあえず台の上から出しています。


沈みこんだ深さは2.5cm。重量に直すと、250g。実際に、カップをキッチン秤で測ると、247g。
まあまあ正確に測れるでしょう?
どうです。ちょっと、ネタになりましたか。
もう作っている間が無いという方は画像を大きめのサイズでアップしているので画像をクリックすると大きい画像が取り込めますのでご自由に使ってください。

posted by ケンケン at 11:23| 兵庫

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