子供のための単純機械：プーリーシステムの作り方

今日は、子供と一緒に滑車を作る方法についてお話します！滑車のような単純機械について学ぶのに、子供は決して若すぎることはありません。 滑車は、私たちが毎日接している多くの機械の基礎となる強力な機械です。 子供のための単純機械作りは、家庭や教室で楽しく簡単に学べます。

子供向け単純機械

私たちKids Activities Blogは、子どものための科学は体験型であり、常に楽しいものであるべきだと考えています。 私たちが科学を愛する理由のひとつは、「遊び」であることです！

息子は、単純な機械を作って、その仕組みを探るのが大好きです。

単純な機械とは？

単純機械 単純な機械が組み合わされると複合機械ができる -NASA

シンプルな機械 梃子（または機械的優位性）を使って力を増大させることができる、最も単純な機構である -Britannica

子供が識別できる6つの単純機械：

1. プーリー
2. レバー
3. ホイールとアクスル
4. ウェッジ
5. 傾斜面
6. ネジ

今日はプーリーについて探ってみたいと思います！

プーリーとは？

"プーリーは、柔軟なロープ、コード、ケーブル、チェーン、またはベルトをそのリムに運ぶホイールです。 プーリーは、エネルギーと運動を伝達するために、単独または組み合わせて使用されます。"

プーリーの仕組み

滑車の中で最も単純なものは固定滑車と呼ばれるもので、昔、井戸から水を汲み上げるのに使われたものです。 井戸口の上に大きな梁や支えがあり、そこに滑車を吊るし（固定）、滑車機構にロープを通してバケツに結びつけました。 滑車を使えば深い水底から水の入った重いバケツを簡単に引き上げられるのです。井戸の穴から重いバケツを重力に逆らってまっすぐ引き上げる必要がありますが、滑車を使うことで、ロープを引く人が違う方向に引っ張り、自分の体重と重力の力を利用することができるのです。

3種類のシンプルなプーリーシステム

• 固定プーリー 固定式プーリーのプーリーホイールは、表面に永久的に取り付けられています。
• 可動プーリー ロープの端は表面に固定され、滑車機構はロープに沿って転がることができます。
• 化合物 複合滑車（ガンタックルプーリー）は、固定滑車と可動滑車を組み合わせたもので、一方の滑車は表面に固定され、他方はロープに沿って自由に動くことができます。

プーリー単純機械の例

固定滑車 例：旗竿

国旗掲揚に参加されたことのある方はご存知だと思いますが、国旗をロープのスナップフックに留め、旗竿の上部に固定された滑車に通したロープを引きます。 旗竿の上部まで旗を上げるまでロープを引き続け、旗竿の桟にロープを固定するのです。

可動プーリー例：建設用クレーン

今度、工事現場に行ったら、クレーンを見てみてください。 空中にフックが浮いているのが見えると思います。 フックをよく見ると、可動式の滑車が付いています。 これで、クレーンは重いものを簡単に持ち上げられます。

複合プーリーの例：窓用ブラインドの場合

毎朝、ブラインドを上げたり、夕方に下ろしたりするのは、窓のブラインドの中にある一連の滑車のおかげです。 通常、固定された滑車のように見えるのは外見だけですが、ブラインドを分解することができれば、別の滑車（またはそれ以上）に取り付けられていることがわかります。

プーリーシステムを作る

息子の部屋にモビールを作ってあげた後、モビールにリボンをかけて残った空のリボンスプールを見ました。 リボン入れの中央のスプールは、滑車の中心にそっくりです。 一緒に滑車を作ることにしました。

息子と私は、他にもいくつかの材料を集めて、自作のリボンスプールのプーリーを作りました。

プーリーシステムをDIYするために必要な材料

プーリーを作るときは、家にあるもので代用する。 プーリーの作り方はとてもたくさんあります。 このシンプルな機械は、いろいろな家庭用品で作ることができます。 私たちが使ったのは：

• バンドエイド2枚
• 空のリボンスプール
• プラスチック製アップルソース・カップ
• チョップスティック
• ヤーン
• 穴あけパンチ
• プラスチック軍団

簡単なプーリーシステムの作り方

1. アップルソースカップに3つの穴をあける。
2. 糸を3本、同じ長さに切る。
3. それぞれの毛糸の片端をカップの穴に通して結びます。
4. 糸のほつれを結びます。
5. 先ほど結んだ3本に、本当に長い糸を結びます。
6. 長い毛糸のもう一方の端を、リボンスプールの内側にテープで貼り付けます。
7. リボンの糸巻きに糸を巻き付ける。
8. 箸の両端にバンドエイドを貼り、手すりの木やプーリーを固定する場所と箸が擦れないようにします。
9. リボンの糸巻きを箸に滑らせる。
10. プーリーを使う場所を探してください。 お箸の長さで決まるかもしれません。

簡易プーリーシステム製作の実績

プーリーを作ったら、使いたい場所に設置します。 我が家は階段に設置しました。 箸は欄干の2段の後ろに置きました。 ベッドや椅子のヘッドボードにスラットがあれば、そこにプーリーを設置することもできます。

滑車を動かすために、息子は片手でスプールを自分の方に押し、箸の片方を持ちました。 リボンロールを巻くだけでもよかったと思います。

プーリーで持ち上げるものがあるとより楽しいです。 我が家ではプラスチックのアーミーメンを入れました。 軽くて小さいので、持ち上げるのに最適なアイテムになりました。

その他のサイエンス＆STEMキッズアクティビティ

単純機械にはいくつかの種類があり、小さなお子さんでも、適切な体験活動で楽しく学ぶことができます。 お子さんが滑車を作ろうとしたら、ぜひ教えてあげてください。 その他の楽しい科学キッズアクティビティは、以下のアイデアをご覧ください：

• こちらもプーリーシンプルマシンを作ったのですが、遊びながら学び、その仕組みを発見していくのです。
• 車のプーリーを作ろう！「キッズ・オン・ザ・ロード・トリップ」を開催します！
• アルミホイルでボートを作るという、実にシンプルな方法を試してみてください。
• 紙飛行機の簡単な折り方をチェックし、STEMチャレンジに役立ててください！
• この折り紙で作ったカエルを使って、ご家庭で楽しく運動エネルギーの実験をしてみてください。
• 私たちはレゴステムを使うのが大好きです！家にあるブロックを使えば、素晴らしい単純機械になります。
• このストローチャレンジに挑戦して、とびっきりのものを作ってみてください！
• この子供向けエンジニアリングチャレンジは、赤いカップを使います。
• この巨大な泡のレシピで、科学が超楽しくなります！
• 子供のための科学実験をもっとたくさん見つけてください。
• そして、子供たちのための本当に楽しいSTEMアクティビティーの数々。
• 子供向けのロボットの作り方を紹介します！

自作プーリーの出来栄えはどうだったのでしょうか？