気付きがあって、ためになる「工作」!すぐ簡単にできる【自由研究のテーマ・ネタ 特集】





夏の宿題の王様、自由研究といえば工作ですよね。

でも実験キットは、だいたい他の人とかぶっちゃうから嫌なんだよな…。

かといって、ありがちな工作もしたくないし、高い材料費も払いたくない…。

そんなお子さんたちのために、他の人とかぶらず、簡単で、安上がりな工作テーマを、実験例と一緒にご紹介!

自分の手で作った乗り物で、自分の手で実験。楽しい自由研究になること間違いなし!

飛行機

一般的な紙飛行機、翼は細く狭くて後ろに広がる形。

紙飛行機は誰しも折ったことがあるかと思いますが、どうすればより遠くまで飛ぶのかを考えて実際に試してみるのも立派な実験で、それを考察するのも研究です。

翼の形大きさ本体の重心など、滞空時間と飛距離を計測し、それぞれ比べてみましょう。

翼が大きくて重心は真ん中、滞空時間が長くなります。

紙以外にもわりばしなどの材料を使ってみるのも良いでしょう。どんな翼をどこにつけるかで動きは大きく変わります。

最近だと珍しくなりましたが、風見鶏は後ろ側に風を受ける部分をつくることで風向に装飾が向くようにしました。

このように、後ろ側で風を受け、進行方向のブレを抑えることを「風見安定」といいます。なので、実は飛行機の重力の中心(飛行機の重心)に対して翼の揚力の中心(翼の重心)が前にあるとうまく飛びません。

矢やミサイルが斜めに進むとき、羽根も斜めに力を受けます。
力を受けて回転すると進行方向に向きます。
羽根が前についていると…

また、翼が生み出す揚力が飛行機の受ける重力より大きくないと飛びません。だから重すぎるのも良くないんですね。

また、頑丈な飛行機を作ると、手で飛ばすだけでなく、別の発射方法を考えることができるようになります。たとえば、本体にフックをつけて、ゴムで飛ばせるのです。この場合、フックをどこにつけるか、どんな長さ、太さのゴムをどれだけ伸ばすかというのもポイントです。

飛行機の次は、「船」です。

船には、あんなにたくさんの人やモノが乗っているのに、どうして浮かんでいるのか?考えてみれば、なかなか不思議な話ですよね。

そこでさっそく、実際に作ってみましょう。船体を作って、空気の入った袋などを入れて船にしてみましょう。あるいは密閉容器や桶を浮かべて比較してみるのも良いです。

ボート, 紙, 2 つ折り, 船, 水, 紙の船
(イメージ画像)

いざ浮かべてみると、船体はプカプカ浮いてほとんど沈まないかと思います。そこで少しだけ中に水を入れるか、上におもりを置いてみましょう。

現実の船の形を模して縦長の形状にすると、船体の中に水が入っていないと倒れてしまいます。

実際の船は、物体が浮こうとする力(浮力)と地球に引かれる力(重力)のバランスによって、安定した状態を維持できています。

小さくて軽い船では浮力に対して重力が小さくなるので、喫水線ができず船全体が水面上に出てしまうわけです。

一方でおもりなしでも単体で姿勢を維持できるような形もありますし、おもりが重すぎると沈んでしまします。

おもりと船体の形によってどのように変わるかをまとめて、実際の船がどのような仕組みなのか調べて比較して考えてみると気づきがあるかもしれません。

最後は、「車」の実験をしてみましょう。

陸を進ませるには車輪が必要です。まず車体のベース部分に回転するように車輪を取り付けましょう。材質は様々あると思いますが、軽い方が動きやすくて結果が見やすくなります。

さて、車ができたら、どうやって動かすかを考えます。一番簡単なのはバネでしょう。車にフックをつけてゴムを引っ掛けてることで力を得ます。

ゴムを伸ばした長さ進んだ距離の関係を調べてみましょう。重りを載せて重さと距離の関係も調べられます。あるいは使うゴムの長さや太さを変えてみるなど、思いついた条件はどんどん試せると良いですね。

電力で動かす方法もあります。モーターと電池を載せてスイッチで進ませるものです。電池を何個繋ぐか、直列に繋ぐか並列に繋ぐか、といった要素は中学校で習う理科の基礎になりますので、今のうちから実体験として感覚が得られると、後から活きてきます。

ただし電池にも重さがあるので、電池の個数をたくさん増やしたからといって、必ずしも速く進むとは限りません。そうした経験から失敗の原因を考えることができれば、研究としては完璧です。

現実でも私たちの生活を支えている乗り物ですから、ここで得た気づきは日常生活の中でさらに疑問や発見を生んでくれるでしょう。

まとめ

自由研究も「研究」というからには、本人が興味を持つことが、何よりも大切です!遊びながら楽しく宿題を終わらせちゃいましょう!

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この記事を書いたライター

甲斐 匠人学生ライター
都内公立中から開成高校に進学、校内外問わず様々な活動に参加しています。
多くの人と同じ体験も、異なる体験もしてきました。そこから得た視点や技能をみなさんに活かしてもらう為に努めてまいります。