ワークシート
電球の熱で動く観覧車
目 的 温度差によるゴムの伸び縮みを利用した電球の熱で動く観覧車を
製作することによりエネルギーの変換や熱機関について考えてみる。
準 備 ・ 輪ゴム ・ 電球の熱で動く観覧車
<導入としてゴムの性質を確認する。>
【輪ゴムの性質】
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輪ゴム1本を両手の人差し指の間にかけます。 思い切りギューと引っ張り伸ばします。す
ばやく、敏感なくちびるの周囲の皮膚に触れてみましょう。
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この時輪ゴムはわずかに熱くなります。
A つぎに、引っ張り伸ばしたまま上下にゆさぶって空気に数十秒くらい放熱させてから、ゴ
ムをもとの長さに戻します。すばやく、敏感なくちびるの周囲の皮膚に触れてみましょう。
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このとき輪ゴムは冷たくなります。敏感なところの皮膚ではひんやりします。@よりも感じ
方が大きい。これはわずかな温度変化ですが、温度変化に敏感な自分のくちびる付近の皮膚
を使って調べることができます。
気体の断熱変化とは正反対のような性質を利用して
・ 輪ゴムを冷やす→のびる
・
輪ゴムを温める→縮む
ことの説明をして次の設問を展開する
B 電球の熱で動く観覧車に写真のようにランプを近づける・・
・・・・・・ ゆっくり、ゆっくり回り始める。
なぜだろう?
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高温→分子の動きが激しくなる→縮む 温められて縮む
(ゴムは温度を上げると縮むというのは, 冷えてもどる
何か不思議な気がする。
この「ゴフ・ジュール効果」を利用し
てこの観覧車は、白熱電球により熱エネ
ルギーをもらい、リングを回転させると 回転
いう熱機関である。
ゴムの伸び縮みによってつり合いがくずれて回転する。
<電球の熱で動く観覧車の製作にかかる。>
製作方法に従って、丁寧に説明をしながら進めていく。製作するにあたってのノウハウを
共有しあえるように雰囲気作りに心がける。
<製作が完了したら次の設問の続きを始める>
C ランプを近づけたり遠ざけたりしてみよう。
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D わかったこと 工夫したこと 疑問に思ったこと等。
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電球の熱で動く観覧車をつくろう
目 的 温度差によるゴムの伸び縮みを利用した電球の熱で動く観覧車を
製作することによりエネルギーの変換や熱機関について考えてみる。
準 備 ・ 輪ゴム ・ リング〔スチレンボード〕 ・ 支持台(木
製)
・ ランプ ・ 発泡スチロールカッター ・ 釘
・ 鉄芯(径1mmぐらいを約15cm) ・ ビーズ玉2個
・ 小さな輪ゴム×2 ・ ステープル
【支持台部分の製作】
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かまぼこの板程度の大きさの木を土台に、わりばし程度(写真参照)の長さの細長
い板を両サイドから釘で止める。 くぼみをつける
釘 釘
A 軸受け部分は、摩擦が少なくなるように、ステープルで製作する。
【観覧車部分の製作方法】
@
リングをつくる。
スチレンボードを発泡スチロールカッターで
外径16cm(半径8cm)
内径12cm(半径6cm)
のリングを2個つくる。そして2つのリングを貼り合わせる。
A
軸を作る。Bのときに輪ゴムをかかりやすくするために小さな輪ゴムとビーズ玉で加工する。
ビーズ玉 小さな輪ゴム
B 下のようにリングに輪ゴムをかぶせて、中心の軸に引っかけていく。
スチレンボードだと輪ゴム
が適度に食い込み、思う場所
に輪ゴムを掛けやすい。
C 向かい合うようにゴムを装着していくとよい。力が均等になるように丁寧に作業をしていく。
リングの大きさによるが、輪ゴムを16本ほど装着する。
左右対称に装着できるように分度器等で装着する部分に目印をつけると力が均等
になる。
D 支持台に乗せて、中心が偏っていないか微調整を行う。(大切な作業である)
今回、調整用のおもりに、まちばりを利用して、リングの部分に差し込んだ長さを調
節しながらバランス調整する。(天秤はかりの要領)
どうしてもまちばりでの調整がむずかしい場合は、
小さなはんだを準備してリングの周囲に貼り付ける。
小さく切ったはんだ
シール
E
ランプ(白熱球)を写真のようにあてる。ゆっくり、ゆっくりと観覧車のように回
転をはじめる。
完成!!