てこ・太さが一様でない棒:動いてつり合う状況のイメージ 2〜動きをイメージ・つり合うこと・バネ・てこ・かっ車・モノの動き・鉛筆で実験・ゆっくり動かすイメージ〜|中学受験・高校受験・大学受験・理科

前回は「てこ・太さが一様でない棒:動いてつり合う状況のイメージ 1〜足し合わせる・重ね合わせる・静的イメージ・バネてこが動いてつり合うイメージ・動的イメージ・棒をゆっくり引き上げる・頭の中は自由にイメージ〜」の話でした。

目次

動きをイメージ:鉛筆で実験

てこのつり合い(新教育紀行)

「バネ・てこ・かっ車・モノの動き」の問題では、実際に様々なモノが動いています。

「つり合いが取れている状況」は、本来は「なかなか難しい」状況です。

鉛筆:使用している状態(新教育紀行)

例えば、皆さんが今勉強している鉛筆は、概ね「太さ・密度が一様な棒」です。

その「太さ・密度が一様な棒」である鉛筆の中央(中心)を指に乗せると、つり合うはずです。

ぜひやってみて下さい。

男子小学生

うん。
やってみるね・・・

男子小学生

真ん中(中央)は、
この辺だから・・・

男子小学生

あれ?つり合わせる
のは、できるけど、少し傾くね・・・

女子小学生

なんとなく「つり合ってはいる」けど、
斜めでは「つり合ってない」よね。

てこのつり合い(新教育紀行)
男子小学生

おかしいな・・・
ちゃんと真ん中のあたりを指に置いてるよ・・・

男子小学生

少し傾くから、支点の位置を
少しずらして・・・

男子小学生

あ、これで
「ほぼ水平になった」状況だね。

女子小学生

これで「つり合っている」状況に
なったということね。

女子小学生

でもなぜ、「太さ・密度が一様な棒」なはずなのに、
鉛筆は中央でつり合わないんだろう・・・

つり合うこと:バネ・てこ・かっ車・モノの動き

鉛筆:使用前の状態(新教育紀行)

中央(中心)でつり合うはずの、「太さ・密度が一様な棒」な鉛筆。

指の上でつり合わせるためには、「中央(中心)から少しずれた」位置になりました。

男子小学生

あっ、分かった!
鉛筆の先が削れているからだ!

女子小学生

確かに、この「削れている部分」は
少し軽そうね。

鉛筆:使用前・使用している状態(新教育紀行)
男子小学生

だから、鉛筆は「太さ・密度が一様な棒」
だけど・・・

男子小学生

削れている部分は、
「太さ・密度が一様ではない」んだ!

身の回りの鉛筆ですら、「太さ・密度が一様な棒」ではない、のです。

「太さ・密度が一様な棒」というのは、なかなか難しいことではあります。

男子小学生

なるほど・・・
「太さ・密度が一様ではない」って難しいんだね。

女子小学生

身の回りのものは、
今回考えている「太さが一様でない棒」が多いんだね。

てこの問題を考えていると、「太さが一様である棒」が普通です。

そして、今回のような「太さが一様でない棒」が「普通ではない」から難しく感じます。

ところが、日常生活では「太さが一様でない棒」が普通です。

太さが一様である棒・太さが一様でない棒

・理科(物理)の問題では、「太さが一様である棒」が普通

・日常では、「太さが一様ではない棒」が普通

・「太さが一様ではない棒」を難しく感じない姿勢が大事

難しく感じる方が多い「太さが一様でない棒」ですが、「つり合うこと」をイメージしましょう。

ゆっくり引き上げる:ゆっくり動かすイメージ

太さが一様ではない棒:棒をゆっくり引き上げる(新教育紀行)

Bをゆっくり「はかり」で、ゆっくり引き上げてゆきます。

太さが一様ではない棒:棒をゆっくり引き上げる(新教育紀行)

この時、「一気に引き上げる」ではなく「ゆっくり引き上げる」ことが大事です。

ゆっくり、ゆっくり、極めてゆっくりと引き上げるイメージです。

太さが一様ではない棒:棒をゆっくり引き上げる(新教育紀行)

この何かのモノを「極めてゆっくり引き上げる=つり合いを保って引き上げる」視点は大事です。

本当は、一度こういうことを理科実験などで行うことが望ましいです。

時間はかかりますが、「ゆっくり引き上げる」体験をすると良いでしょう。

受験生は「時間がない」ので、頭の中で「動きをスローにするイメージ」を持ちましょう。

引き上げて、A、Bが水平になる状況になりました。

太さが一様ではない棒:棒をゆっくり引き上げる(新教育紀行)

A,Bの「はかり」の重りは、それぞれ何gになっているでしょうか。

男子小学生

難しいな・・・
分かるの?

「引き上げ始めたから、ずっと釣り合っている状態を保っている」のです。

太さが一様ではない棒:棒をゆっくり引き上げる(新教育紀行)

そのため、棒が水平になった時も、引き上げ始めた時と「同じ状況」になっています。

「同じ状況が続く」ように「ゆっくりと=つり合いを保ちながら」引き上げたのです。

女子小学生

確かに、ずっと「釣り合っている」状態だから、
こうなるね。

男子小学生

でも、「釣り合わなかった」時も
あるんじゃないの?

女子小学生

そうだね。
「ずっと釣り合っている」保証はないと思うけど・・・

ここは、非常に大事なポイントです。

「つり合っていない時もあるかも」と考える姿勢は、非常に大事です。

今回は、「つり合いが保っているように、ゆっくり引き上げた」ので、ずっと釣り合っています。

男子小学生

そう言われると、
そうかも・・・

このイメージは物理的なので、ちょっと難しいかもしれません。

「そういえば、そうかも」くらいでも良いでしょう。

太さが一様ではない棒:棒をゆっくり引き上げる(新教育紀行)

今度は、右側の「B点のはかりを動かさない」で、A点の「はかり」を、ゆっくり引き上げてみましょう。

どうなるか、イメージしてみましょう。

女子小学生

さっきのAの時と、
同じ感じだと思うけど・・・

太さが一様ではない棒:棒をゆっくり引き上げる(新教育紀行)

A点は、「棒の残りの重さ」と「机からの力」でつり合っていたので、

男子小学生

引き上げた直後の重さは、
(①-180)gだ!

ゆっくり引き上げてみましょう。

先ほどの「Bを引き上げる状況と同様」に、ゆっくりと、そろりと引き上げます。

太さが一様ではない棒:棒をゆっくり引き上げる(新教育紀行)

Aを引き上げて、A、Bが水平になる状況になりました。

男子小学生

さっきと、
似ているね。

理科では、似ているところに注目することは、大事です。

太さが一様ではない棒:棒をゆっくり引き上げる(新教育紀行)

ゆっくり引き上げている間、ずっと釣り合っています。

すると、A,Bの「はかり」の重さはどうなるでしょうか。

男子小学生

さっきと、
似ているから・・・

女子小学生

同じように考えれば
良いはずだね!

太さが一様ではない棒:棒をゆっくり引き上げる(新教育紀行)

A、B、それぞれをゆっくり引き上げて、考えてみました。

Bをゆっくり引き上げて、「つり合った」時は、下記の通りになりました。

太さが一様ではない棒:棒をゆっくり引き上げる(新教育紀行)

これで、最初の問題に戻って、「棒の重さ」は分かりますか。

男子小学生

二つの状況って、
似ているね・・・

女子小学生

似ていることを
やったから、かな?

男子小学生

でも、この二つの
状況って、とっても似ていると思うよ。

太さが一様ではない棒・重さがある棒:つり合い(新教育紀行)

最初に状況を「足し合わせて」「重ね合わせて」考えてみました。

太さが一様ではない棒・重さがある棒:つり合い(新教育紀行)

その時のことも考えて、今回「A、Bそれぞれをゆっくり引き上げた」結果を考えてみましょう。

次回は下記リンクです。

新教育紀行

この記事が気に入ったら
フォローしてね!

目次