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アドバンス理数の授業内でのふりこの実験【小学5年生】

小学5年生のアドバンス理数の授業の話です。

ふりこの等時性についての学習が進み、まとめの単元に入りましたので、実際に実験を行って「等時性」や「ひもの長さと周期との関係」について考察する時間をもつことにしました。

ふりこの等時性については、かの有名なガリレオ・ガリレイが1583年に発見したとされています。日本でいえば、室町時代が終わった10年後で、安土桃山初期の時代でした。

逸話ですが、この年、ピサの大聖堂に入ったガリレオは、建物の中で揺れているランプが風でゆれていることに気づきました。ゆれるランプを眺めていたガリレオは、大きくゆれるのと小さくゆれるのでは、ランプが往復する時間が変わらないことを、自分の脈を数えながら確かめたのです。

さて、教室の天井から2メートル近くの長さの大きな振り子をつくり、振れ幅を3種類変えながら往復する時間(周期)をストップウォッチを使って測定しました。測定には、テキストで学習したように数回の往復する時間を測定して平均を取るという方法を使いました。

多少の誤差はありますが、確かに0.1秒程度の範囲で振れ幅によらないことを確認することができました。

また、ふりこの長さについては、周期の比の2乗と長さの比が比例することが知られていますので、その点についても確認しました。

2つのふりこA、Bの周期を測定しておき、その周期の比の2乗の値を使って、Aの長さからBの長さを予測してみますと、実際のBの長さとほぼ一致することも確認でき、子どもたちもよく一致したことに驚きの声を上げていました。

「往復する時間の比の2乗が長さの比になる」ことは中学受験の入試でもよく使われるのですが、体で理解して頂けたと思います。

ふりこの実験2019a
作成したふりこ(重い鉛を使っています)

ふりこの実験2019b
Bのふりこの長さを、AとBの周期の比から予測しました





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