LEGO　Educationシリーズの、WEDO2.0を使った授業を行いました。

本日のカリキュラムは【コマ／コマスターター】です。

コマは昔から楽しまれている、物体を回転させて遊ぶおもちゃです。

コマがどのようにして回転し、なぜ止まるのか。

どんなコマが長く回っていられるのか、LEGOでオリジナルのコマを作って実験してみましょう！

コマに働くたくさんの力

なぜコマは回っている間は倒れないのでしょうか？

物というのは外から力が加わらない限り、動き出したらそのままの運動をずーっと続けるという性質があるんです。

この性質を難しい言葉で【慣性（かんせい）】というんですが、もし真空の中でコマを回すと、コマはこの慣性の力でずっと回り続けることができます。

でも、実際はコマを回しても時間が立つと倒れて止まってしまいますよね・・・。

地球上、例えば机の上で回すと机の上の【摩擦（まさつ）】があるし、コマの周りをおおう【空気にも抵抗】があるんです。だからちょっとゆるく回すとすぐにコマは倒れてしまいます。ある一定の力で回さないとコマは回らないのです。

かといって、いくら速く回しても、摩擦などの抵抗に負けて、いずれは止まってしまいます。

また、ものには重さがあります。地球上の全ての物体には地球の【重力】がかかります。

こういったいくつもの理由で、コマは時間が立つと止まってしまうのですね。

コマを作ってみよう！

では実際にコマを作ってみましょう。

説明書はありません！

それぞれが自分なりに思うコマを作ってみました。

４つの羽をつけてテーブルとの接地面は丸いボタンを取り付けました。

重心の位置を検証

次に、重心の位置を変えると、回転する時間は変わるのか？

どれが一番長く回るのかを検証してみました。

最初に作った①重心の位置が普通のコマは８．４６秒まわりました。

次に、②重心の位置を低くしたコマは１０．６０秒。

最後に③重心の位置を高くしたコマは６．４２秒回りました。

つまり、重心の位置が低いコマが一番長く回ることがわかりました。

さらに長く回るコマに改造してみよう！

次に更に長い時間コマを回すにはどうしたら良いのか考えてみました！

こんな形のコマを作ってみました。

まわりを大きく（重たく）し、しかもとってもバランスの良いコマです。

何度かコマを回してみて思ったのが、人が回すとどうしてもその力の入れ具合バラバラで正確に検証できないこともありました。

そこで・・・

コマスターターを作ってみよう！

自動でコマを回す、『コマスターター』を作ってみました。

コマの取っ手に小さなギアを取り付けて、コマスターターのギアに噛み合うようにして回転させます。

ギア比について

回転を早くしたいので、どうしたら回転を早く出来るかと考えてみます。

ここでは、ギア比について学びましょう。

ギヤ比とは「タイヤが1回転するのに必要なモーターの回転数」を示す比率のことです。 例えばモーター側のギアが３回転した時にタイヤ側のギアが1回転する設定のギヤ比を《３：１》と表します。

実際に行ったのはまず、wedo2.0で使っているギアの歯の数を数えてもらいました。

そして２つのギアを組み合わせたときの回転数の違いを見てみましょう。

左図）同じ歯数のギアを２つ並べたとき２つのギアの回転数の違いは？

左のギアが一回転するとき、右のギアも一回転します。

この比率を《ギア比か１：１》となります。

右図）左のギアを歯数２４歯、右のギアを歯数８歯を並べたとき２つのギアの回転数の違いは？

左のギアが一回転するとき、右のギアは三回転します。

この比率を《１：３》となり、表記としては《ギア比

３：１》となります。

より早い回転をつけるには、『モーター側に大きなギアを、コマ側に小さなギアを』つけるといいことがわかりました。

回してみよう！

コマスターターを使うと、同じ強さでコマを回すことができました！

いろいろな形のコマを作って、競争して楽しみました。

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