科学を楽しむ木の遊び具・おもちゃ
ちゆう工房
        CHIYOU-WOODWORK
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        風力こま





受け棒にこまの軸を乗せて、レバーを押すとこまが回ります。それぞれのこまはふしぎな動きをしたり、見え方が変化します。

なぜ?

どんなしくみでこまが倒れずに回り、いろいろふしぎな動きをするのだろう?
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①玉ころがりこま
かご状のこまに乗せたスチロール玉が、こまの回る方向と逆方向に転がります。
②重ねこま
黒いこまの軸の上に白いこまの軸の下端を乗せてレバーを押すと、それぞれのこまが逆方向に回り、透けて見える重なりのパターンが変化します。
③両回りこま
レバーをゆるく押すとこまは反時計方法に回り、強く押すと時計方向に回ります。
④虹こま
3つの羽根車が回り、全体はその逆方向に回ります。羽根車は上からは3色に見えますが、横からは虹色に見えます。
⑤UFOこま
星型の間にこまの軸先を入れて、レバーを押します。こまがよく回ったら、押すのをやめると、こまの軸が星型をなぞって動きます。
⑥笛こま
笛の赤い栓をはずすと、回りながら笛が鳴ります。3つの笛は音の高さが違うので、栓の組み合わせで音が変わります。


                      

   
しくみ

こまは重心が支点より低くなっているので倒れません。レバーを押すと『箱型ふいご』の箱が上がり、吹き出し口から風(空気流)が出て、こまは風車のように回ります。

①玉ころがりこま
通風溝を斜めに傾けて刻んであり、上にのせた玉は通った風で押され、こまと逆向きに転がります。
②重ねこま
上下のこまの通風溝の形を逆向きにすることで、こまは互いに逆に回り、回る速さによって重なった溝のパターンが変化して見えます。
③両回りこま
レバーをゆるく押すと、風はこまの下側の羽根を通るため、反時計方向に回ります。強く押すと風でカバーが上って、上側の逆向きの羽根を通るため、時計方向に回ります。
④虹こま
風で羽根車が回転し、その反作用で全体が逆に回ります。このとき、上からは各羽根の表面の3色しか見えませんが、横からは裏面も含めて虹色の6色が見えます。
⑤UFOこま
このこまは、軸の下端が重心となっているこま(マクスウェルのコマ)で、重力の影響は無視できるため、いわゆる首振り運動(歳差運動)ほとんどせず、軸に型枠を当てるとなぞって動きます。
⑥笛こま
3つの笛が側面の孔の位置を変えて組み込まれています。栓をすると笛はならないので、栓の仕方で音色が変わります。

参考
『マクスウェルのコマ』については「迷路を抜け出すこま」を参照してください。



 両回りこま(カバー下)  両回りこま(カバー上)    UFOこま          笛こま

こぼれ話
・・・ふいご・・・
昔の製鉄や鍛冶屋さんで送風装置として、またアコーディオンなどの楽器にもそのしくみは使われています。
この遊び具のふいごには逆止弁がなく、吹き出し口では空気の吸い込みもします。ただ、こまが空気孔から離れているので、吸い込む空気のこまへの影響はほとんどなく、吹き出す時は空気砲のように渦輪になってこまにあたるので、こまはよく回ります。
「里山昆虫館」でもこのふいごの空気流で、虫たちを動かしています。手を触れないで動かせるし、さらに空気制御のように、空気を利用して機械的な動きに変えるなど、他にも利用できそうな気がします。      


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