うさこ先生　推薦

わたしの推薦です

推薦1：紙吹雪の舞い方について 推薦2：五重塔を揺らす! 推薦3：クーラーとカーテンで部屋をもっと涼しく! 推薦4：回転がかかったボールのはずみ方 推薦5： 水をはじく葉の研究

＊各タイトルの後にある★印の年度とタイトルは、当HPで御紹介した過去の関連実験の報告です。今回御紹介している作品とあわせて、ぜひ参考にしてください。

うさ推薦１ 紙吹雪の舞い方について　　６年（M.　M.）

★2006年　うさこ　　6年　　M.T.　　「紙とんぼの不思議」
★2004年　くまたろう　5年 　E.　S.　「飛行機はなぜ飛ぶか」
★2002年　うさこ　4年　三角俊平　「飛行機飛ばし」
★2001年　うさこ　6年　高橋龍之介　「紙飛行機の折り方と飛距離」
★みんなの研究成果　4年　「花火パラシュートの研究」

◇歌舞伎を見に行ったとき、雪に見立てた紙きれがひらひらときれいに舞い落ちてきた。拾ったら四角い紙だった。これが違う形だったらどんなふうに舞うのかなと持って調べてみることにした。

［実験］
紙切れの形や大きさを変えて舞い方を調べる。正方形、正三角形、円、長方形に切ったものには、上下がわかるように黒い点をつけた。模造紙に10�pのますめを書いてその前で落とし、ビデオで記録、スローモーションで観察して分析した。

［分析］

1. 大きさを変えると落下時間は変化するかどうか分析する。グラフにしてみた結果、大きさを変えても落下速度の変化は見られなかったので、時間と大きさは関係がないと思われる。また、正三角形は他の形に比べて落下速度のばらつきが少ない。
2. 紙の大きさを変えると回転数が変化するか。正方形と正三角形では大きさを変えても回転総数との関係がはっきりしなかった。しかし、円は大きさが小さくなるにつれ回転総数が多くなる。
3. 回転数が違うと、落下時間は変化するか。正三角形以外は回転数が少なくなるにつれて速度が早くなっている傾向がある。正三角形は他の形に比べて落下速度のばらつきが少ない。
4. 大きさが変わると動きが変化するか。正方形や円や長方形はずれは場が30�pをこえているが正三角形は越えていない。正方形の5�pと4�pはずれ幅が大きい方にかたまっているが３�pはずれ幅が小さい方にかたまっている。
5. 形が変わると回転数が変化するか。正方形と正三角形と円はどれも回転数の分布が似ていた。5×2�pの長方形は回転数のばらつきがとても大きかった。

1. 動きの変化によって落下時間が変わるか。正方形と円は少しずつ落ちる速度が早くなるにつれ、ずれは場が小さくなっている。正三角形は点の位置が固まっているが長方形はばらばら。正三角形はずれ幅が違っても、落下速度がほとんど０.３秒くらいになっている。

形の違いで回転数がどう変化するか。正三角形は回転数が少なくなるにつれてずれ幅が小さくなっている。正方形は回転数が同じでもずれ幅が大きく違っている。長方形はずれ幅が小さいほど回
［反省］

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うさ推薦2 五重塔を揺らす!　　6年（荻野　公美）

★2004年　くまたろう　3年　飯井　虹之助　「えきじょう化実けん」

◇最近、あまり歴史に残る建物が少なくなってきているような気がする。主な理由としては、たぶん地震や火災の影響だと思う。また、7/16にも、新潟県中越置地震が起こり、歴史的な建物が倒壊した。しかし、「五重塔が倒壊した」ということは聞いたことがない。記録もないようだ。また、五重塔は地震に強いとよく聞く。それはなぜなのか。ずいぶん昔に建てられて、いかもあんなに高い建物なのに、どうして強いのか。また、そのような建物の構造はどうなっているのかということを知りたくなった。

［調べる］
歴史や各所の五重塔の構造図を調べた。その結果気づいたことは、中国ではレンガが使われてきたが、朝鮮にわたると木と石しか使われなくなって、さらに、日本では木造だけになった。また、中国では形もいろいろ種類があったのに、朝鮮、日本に渡ると四角だけになった。高さでは、中国では十五重塔というとても高い塔を作ったが、ほとんど種類はなく、朝鮮に渡ると五重塔が生まれ、新しく、七重塔、三重塔が生まれた。また、中国のつくりでは全体的に太く、仏様を祭るものとして作られているるが、日本では細長くすらりとのびていて、シンボルとしての建物になっている。
他にも形式や構造の違いを調べた。また、発展として、耐震性に関する専門家の意見なども調べた。
さらに、実際に五重塔とはどんなものか、神奈川県川崎市麻生区の香林寺にいって観察した。

［実験と結果］
五重塔の模型を作り、どのくらいの揺れに耐えられるか、マッサージ機にのせて五段階確かめる。
模型は身延山にある五重塔の1/２００でスチレンボードで作った。少しでも本当の塔に近付けるために、中心に一本の心柱を入れ、全体としてはやぐら上に積み上がりながら、各層は心柱に直接つながっていない。屋根瓦のかわりに、屋根におもりをつけた。各階を重ねるときに、階の下が平らだと横に滑りやすいので枠をつけた。
そして、以下の、7つの実験をして様子を写真にとった。。　　　　　　　　　　　　　　　

1. 屋根のみ、重しなし。・・・各層が互い違いに振動するスネークダンスをしてすぐに倒れた。
2. 心柱のみ。・・・何もないときにくらべれば倒れるのが遅かったが心柱があることによってニ層以上がまわって倒れた。

1. 枠あり、心柱なし。・・・何もないときとあまり変わらない。むしろ倒れるときに枠に突っかかるので倒れるのが早くなる。倒れるまで3秒。
2. 枠、心柱あり。・・・スネークダンスをした。心柱があることによって倒壊を少しの間は防げた。倒れるまで３秒。
3. 枠、屋根にくっつけずに重しあり、心柱なし。・・・かなり効果は出たものの重しが最初にとれてしまったため、その後はすぐに倒れた。倒れるまで4秒。
4. 枠、屋根に重しをくっつける、心柱なし。かなり効果が得られた。前は全壊していたが、今回は四、五層が倒れただけだった。倒れるまで4秒。
5. 枠、屋根に重しをくっつける、心柱あり。・・・これにはかなり驚いた。10秒たっても倒れなかった。やはりスネークダンスをしていたが心柱がバラバラになるのを防いでいる。

［まとめ］屋根の重さが安定性に関係している。各層がスネークダンスをすることによって揺れを吸収する。心柱が各層がバラバラになるのを防ぐ。
前から何となく心柱に関係があるかなあと思ってはいたが、こんなに効果が出るとは思ってはいなかったので、けっこうびっくりした。また、地震のように揺らすための物として、マッサージ機を使うのもよい発想だったと思う。この先でまたこの研究をするときがきたら、さらに深めちゃんとした答えが出るように努力しようと思う。また、最初、研究を始めた頃、やってみると難しかったので、父にアドバイスなど三晃になることをいろいろ教えてもらった。

[参考]
五重塔5分の1模型振動実験及びシンポジウム-五重塔を揺らす2006-　資料
五重塔5分の1模型振動実験及びシンポジウム-五重塔を揺らす2004-基調講演資料

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うさ推薦3 クーラーとカーテンで部屋をもっと涼しく!　　5年　（小川あき野）

★2005年　くまたろう　6年　小川はる音　「涼しくなるかな?打ち水大作戦in ベランダ」
★2004年　うさこ　3年　小林　美砂　「ヒートアイランドについて-道の温度を測る」
★2003年　ユニーク　5年　勝俣有紗　「冷房の冷え方の研究」
★2001年　ユニーク　5年　薮　由香　「家の二階はなぜ暑い」

◇今年の夏は毎日のように猛暑が続いて、とっても暑い。暑くてたまらないので、私の家でもクーラーを使っている。しかし、外が暑すぎるためなのか、家の構造のためなのか(わたしたちは木造二階建ての主に二階で生活していて、南側の大きな窓から日光が直接差し込む)、部屋の中はあまり涼しくならない。そこで、ためしにカーテンを閉めてみた。すると、クーラーが効いて部屋の中はいくらか涼しくなったように感じた。他にも何か工夫すれば、もっと部屋の中は涼しくなるのではないだろうか、またそのとき室内の温度は何度ぐらい下がるのだろうか。
窓のところについている雨戸やカーテンを使ったり、窓の外にすだれを下げたりして、部屋の中の温度はどうすれば一番下げられるかを実験して確かめてみる。

［実験方法］
それぞれの実験で室外の温度は、ベランダの床から1.5ｍの高さで風通しが欲日光が直接当たらない場所で測定した。室内の温度は部屋の中心で床から1ｍの高さで測定した。これらの測定場所は、すべての実験で変えずに同じ場所で測定した。それぞれの実験を始める前に、実験した部屋のガラス窓や他の部屋のドアを開けたりして外の風を入れて室内温度を元に戻すようにした。そして、クーラーのスイッチを入れると同時に時間を測り始め、三分ごとに室外温度と室内温度・湿度を測定した。その際にクーラーの設定はいつも同じにした。室内の温度が下がり、最後に同じ温度が二度測定されたところで実験を終了した。

1. A.「ガラス窓あける、すだれなし、雨戸あける。」カーテンなし。

B.「同」、レースのカーテン使用。
C.「同」、レースのカーテンと遮光カーテン使用。

1. 「ガラス窓あける、すだれあり、雨戸あける。」A?C
2. 「ガラス窓閉める、すだれあり、雨戸あける。」A?C
3. 「ガラス窓閉める、すだれあり、雨戸閉める。」A?C

実験日　2007.8.22　9時?16時　窓に日光があたっている時間
[結果]
表とグラフにして調べてみると、以下のようになった。

1. カーテンを使わないと温度はあまり下がらない(30℃)。遮光カーテンを使うと一番下がる(28.9℃)。
2. やはりカーテンを使わないと温度はあまり下がらない(31.5℃)。　遮光カーテンを使うと一番下がる(29.1℃)。
3. ガラス度を閉めてあると、どれも同じくらい下がった。下がりにくいカーテンなしの場合もかなりさがった(29.87℃)。レースのカーテンの場合が一番下がって(29.5℃)。
4. やはりガラス度を閉めてあるとどの場合も同じくらい下がっていた。一番下がったのは遮光カーテンの場合で(29.1℃)。

最低温度を比較すると、

1. カーテンを使用しない場合と比べて、レースと遮光カーテンを使用した場合には、1.1℃低くなった。
2. カーテンを使用しない場合と比べてレースと遮光カーテンを使用した場合、2.4度も低くなった。
3. この場合はほとんど差がなかった。
4. カーテンを使用しない場合と比べてレースと遮光カーテンを使用した場合には０.5℃低くなった。

［考察］
ガラス窓を開けた場合、カーテンなし、レースのカーテン、レースと遮光カーテンの順に温度ははっきりと低くなっていた。しかし、ガラス窓を開けていても、レースと遮光カーテンを使えばかなり温度を下げられることがわかった。この日は強い南風が吹いていたのに、見ていると遮光カーテンはあまり揺れなかった。だから、たぶん重い遮光カーテンが外からの日光と熱風を遮ってくれたのだろう。ガラス窓を閉めた場合、どの場合も同じくらい温度を下げられた。その中でも、すだれ、雨戸、レースと遮光カーテンを全部使った場合に、全体的に一番温度は下がった。すだれや雨戸も外からの日光や熱風を外側で遮ってくれたのだろう。
今回行った結果からクーラーを使ったときに一番室内温度を下げられる方法は、できるだけ冷房する部屋のガラス窓やドアをしめて、窓の外にすだれが下げられれば下げて、雨戸があれば閉める。そして、ガラス窓の内側にあるカーテン(あれば遮光カーテン)を閉めるようにすることだ。

［反省］
実験３の場合に最低の温度に下がったものの順番が他の実験とどうして違ったのかわからなかった。実験した日は風がとても強かったのでとくにガラス窓を開けたままにした実験の温度に影響したかもしれない。一回の実験にずいぶん長い時間がかかってしまい、一つの実験が終って、クーラーのスイッチを切って、室内温度が上がって元に戻るまで、十分な時間を取ることができなかった。今回は一日でそれぞれの実験を一回だけしか行わなかったが、同じ実験を何回もくりかえしていったらもっと正確な結果が出たかもしれない。

今、省エネルギーが取り上げられている。今回の実験からも、身の回りの物をいろいろと工夫してみれば、もっと少ないエネルギーでも有効に使って冷房できるのではないかと思った。

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うさ推薦4 回転がかかったボールのはずみ方　　5年（S. 　S.）

◇テニスで父のサーブを受けたとき、ボールのはね方が僕の予想とちがって打ちにくいことがある。リターンを失敗するのはボールが速かったり曲ったり跳ねる方向やはね方が予想と違うからのようだ。父に聞くと「ボールに回転をかけているからね」といったので、テニスのサーブをうまくかえせるように、ボールの回転とそのはずみ方を研究しようと思った。

［実験と結果］
ボールの弾んだ後を記録して調べられるように小さなモデルを使ってためすことにした。

1. スーパーボールでコマを作ってまわりながら進むコマが斜面から落ちたときその弾む方向を調べる。
2. 串刺しにしたスーパーボールに順回転を与えた場合、与えなかった場合、逆回転を与えた場合の弾む距離を比較する。

紙についた絵の具の後を使ってボールのとんだコースと弾んだコースの変化した角度を記録した。

その結果、時計まわりの回転をかけたコマは左方向にはね、反時計まわりの回転をかけたコマは右方向に跳ねた。横回転の場合、回転の向きと跳ねる方向には関係がある。
たて回転を強くかけると、ボールの弾む距離が大きくなった。回転なしとくらべると約３?倍遠くまで弾んだことになる。斜面に落としたときに思ったが、斜面を下る速さが速くなったことも影響しているかもしれない。
逆回転は途中で順回転にかわってしまってうまく行かなかった。テニスボールでは逆回転をかけてもめったに反対の方に弾むことはないが、スーパーボールだとボールの回転がそのまま地面に伝わるようだ。
スーパーボールとテニスボールを比べてみると、テニスボールは表面が毛でおおわれていて、その毛のためにボールが回転しながらコートに落ちてもすべって、ボールの回転がそのまま地面に伝わらないのだと思う。

［反省と感想］

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うさ推薦5 水をはじく葉の研究　　　3年（大岡昂太郎）

★2003年　くまたろう　6年　C. P.? 「葉の不思議」
★2003年　うさこ　4年　S. H. 「いろいろな紙と水の染み込みかた」

◇ぼくは夏休みの手伝いで毎日庭の草や木に水やりをすることになった。何日かそれを続けているうちに面白いことに気がついた。植物の上の方から水をかけると、葉に水かかかったときに水にぬれる葉とぬれない葉がある。同じ種類の植物でも水にぬれる葉とぬれない葉があってどうしてなのか不思議だった。水にぬれない葉だけを選んで上からたくさん水をかけてしばらく見ていたら、ぬれない葉は水をはじき飛ばしているように見えた。水をはじく葉とはじかない葉は何が違うのか調べた。

［観察と結果］
いろいろな植物に水をかけ水をはじく葉と水にぬれてしまう葉のグループにわける。色や見た感じ、さわった感じを観察、特徴をまとめる。
水をはじく葉のグループ例・・・カシワバアジサイ、シラカシ、インパチェンス
水をはじかない葉のグループ・・・ドングリ、クリスマスローズ、ムラサキシキブ

［考察］
水をはじく葉は色が黄緑色でペラペラとしたやわらかい葉だ。虫眼鏡で光のあて方を工夫して表面を見てみると、うぶげのようなものがたくさんはえていて、手でさわるとフカフカした感じがする。葉をそっとさいてみると、糸みたいなのが葉の表面にういて見えたりする。
水をはじかない葉は、色が濃い緑色をしていて、しっかりとがんじょうだ。見た目はつるつるしているが、さわるとごわごわした感じが多く、表面にうぶげはない。
同じカシワバアジサイでも、上の若い葉は水をはじき、下の方の濃い緑になった葉は水をはじかない。同じ木でも違いがある。
庭から葉をとってきて水をコップに入れてそこに葉を入れたり出したりすると、葉の裏面はすべて水をはじく。
水をはじくこととうぶげやまくのようなものがあることはとても関係があると考えられる。葉の表面はいろいろと違いがあるが、裏面はどのはもにていて、色がうすくてつやつやしていない。うぶげのようなものがはえているのもあるし、うすいまくのようなものがついているようにも見える。

［反省］
うぶげが関係があることがわかったので、モモのみやアサガオの葉はものすごく水をはじくだろう。また、本やインターネットで調べたら、よく水をはじくのはハスの葉とサトイモの葉だそうだ。今度実験してみたい。

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