デコレーションパネルを用いた力のモーメントの実験
１ はじめに
ホームセンターなどで販売されているデコレーションパネルは、発泡ポリスチレン製で表面に硬質加工が施されており、カッターナイフなどで簡単に加工できる。大きくて軽く、様々な色があるため実験装置の材料として手軽に授業で活用できる。ここでは、この素材を利用して黒板上で行う力のモーメントの演示装置を紹介する。
２ 力のモーメントのつり合い
下図のように、物体に２力がはたらいた場合、回転軸Ｏのまわりに物体が回転しない条件は次のように表すことができる。ただし、ｈ１、ｈ２ は回転軸ＯからＦ１、Ｆ２ の作用線に下ろした垂線の長さである。
３ 実験装置の製作
（１） 回転板
デコレーションパネルに最小半径の２倍、３倍の同心円（おもりを１、２、３個とつるすため）を描き、カッターで円形に切り取る。（写真１）
模型店などで市販されている小型ベアリング（スラストベアリング）を２個使用する。（写真２）
|
|
|
（写真１）
|
|
（写真２）
|
Ｍ４規格のネジ穴の切ってある磁石に小型ベアリングとワッシャーを置く。（写真３）（写真４）
この上にデコレーションパネルを置き、さらにワッシャーと小型ベアリングではさみ、ネジで磁石（Ｍ４規格の穴の開いたもの）に固定する。（写真５）
ボルトを締め付ける強さ（回転軸の摩擦）を変えることで、回転の速さを調整することができる。（動画１）
おもりは、デコレーションパネルを円形に切り、フックネジ（洋灯吊）を２個ねじ込み、カッターで削り質量を調節する。（写真６）
 |
（写真６） |
（３） ストッパー
デコレーションパネル２枚を両面テープではり合わせ、スポンジと磁石を取り付ければ簡単に回転板のストッパーができる。（写真７）
 |
（写真７） |
４ 演示実験
スチール製黒板に回転板を付着させる。おもりをつり下げるためにプッシュピン（チェス画鋲）を回転板に刺す。
おもりをつり下げバランスをとる。回転の作用（力のモーメント）が力と回転軸から作用線に下ろした垂線の長さ（腕の長さ）との積であることに気付かせることができる。（写真８）
おもりの位置を作用線上で移動させても、つり合ったままであることが分かる。（写真９）
おもりを三か所につり下げてバランスをとる演示も可能である。（写真１０）
具体的な演示実験の手順を写真１０の動画で示す。（動画２）
