地震による建物の共振現象

１　目的

(1) 共振について理解する。
(2) 重心の位置の違いによる建物の共振周期の差異や，共振の防止方法について観察し，理解する。

２　準備

画用紙（厚さ0.5mm程度），厚紙，定規，はさみまたはカッター，のり，磁石（またはダブルクリップ），ストップウォッチ等

３　方法

(1) あらかじめ，図のように建物の設計図を画用紙に印刷しておき，はさみまたはカッターで切り分ける。（図１）

図１

(2) 建物の折り曲げる位置（図１の点線と破線の位置）をカッターで軽くなぞり，折りやすくする。折る向きが場所によって異なるので注意する。（図１の点線は谷折り、破線は山折り）

(3) 地面となる厚紙の上に線を引き，その上に建物を折り曲げた上で貼り付ける。

(4) 建物の上に磁石（またはダブルクリップ）を取り付ける。（装置全景の写真）

装置全景の写真

(5) ストップウォッチ等を利用して，地面を様々な周期で揺らし，それぞれの建物の揺れ方の違いを観察する。（揺れの様子の映像）

(6)長さ 8.2[cm]で切り取った２枚の中央にある実線に沿って切り込みを入れ、互いにかませてＸ字型の筋交いにする。高さ8[cm]のものに筋交いを入れた上で，先程と同様に揺らし，揺れの様子を観察する。（揺れの様子の映像）

４　結果

(1) 切り取った画用紙は，それぞれ重心の位置の異なる建物に相当しており，必ず特定の周期の揺れに影響を受けやすいことが分かる。
(2) 筋交いを入れると，ほとんど影響を受けなくなることが分かる。

５　留意点

(1) 揺らす周期を把握させるために、その周期に近いテンポの音楽などを再生すると、生徒が揺らしやすい。
(2) ストップウォッチの代わりに，吹奏楽で用いるデジタルのメトロノームを使うと規則正しく揺らすことができる。

６　指導上の留意点