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2F おやこで科学

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展示リスト おやこで科学

学芸員の展示場ガイド

ボールのうんどう

  • とんで、はねて、ゴール!

    [実験]
    空中にレールがあるわけではないのに、ボールはいつもほとんど同じところを飛んでいきます。ボールのはね方は、最初のスピードと、途中の力(地球の引力など)の強さ、ジャンプ台の傾きで決まります。同じスピード、同じジャンプ台なら、いつも同じところを飛ぶのです。
    ただ、実際にはいつもうまくゴールするとは限りません。最初のスピードや、ジャンプ台の振動など、ほんのわずかな違いで飛び方が変わってしまうのです。

  • ぐるぐるコロコロ

    [実験]
    ボールの転がり方を実験する装置です。ぐるぐるとらせんを巻くレールにピンポン玉を転がしてみましょう。最初はゆっくりなので玉を追いかけることもできますが、だんだん速くなっていって、ついには追いつけなくなります。今度は、2ことか3この玉を転がしてみましょう。玉と玉の間隔は、どうなりますか?観察してみましょう。

  • どれがはやいかな?

    [実験]
    3本のレールで、ボールを同時にスタートさせてみましょう。どのコースが一番にゴールするでしょうか?
    ボールのスピードはレールの傾き方で変わります。レールの傾きが急であれば、より加速し、反対に緩やかなら、ボールはあまり加速しません。もっとも早くゴールできる理想的なレールの形は、スタート地点を急な傾きにして早くスピードを上げ、加速後はゆるやかな傾斜でゴールに向かうものです。この理想的なレールの形をサイクロイドといいます。この実験装置ではまん中のレールがサイクロイドになっていますので、もっとも早くゴールします。

  • ゴールをねらえ

    [実験]
    ボールを台にセットして弾いてみてください。斜面の先にあるゴールにうまく入るでしょうか?
    斜面ではボールは真っ直ぐには進みません。強く弾くとボールはコースを飛び出してしまいますし、弱いとゴールまで届きません。 
    この実験装置はゴルフのパットをイメージしています。斜めになった“グリーン”でボールをカップに沈めるためにはボールの“ライン”を予測しなければなりません。パットする場所、グリーンの状態、パットの強さ、が同じなら、インできるラインは1本だけです。

  • うずまき

    [実験]
    ボールを穴の開いた台の上で転がしてください。見どころは穴が一番細くなった部分です。 ボールはまっすぐに穴に落ちてしまうわけではなく、だんだんスピードを上げながらグルグルと渦をつくります。

    フィギュアスケートのスピンでは選手が手を体に密着するとスピードが上がります。竜巻も、お風呂の水を抜くときにできる渦も、そしてブラックホールの周りの渦も同じ原理です。

  • ぐるぐるカプセル

    [実験]
    ハンドルを回して中のボールのスピードを速くしてください。だんだんボールは上にいきます。どこまで高く上がるでしょうか? 回転するカプセルの中でスピードの上がったボールには外に行こうとする「遠心力」が生じます。遠心力と下に落とそうとする地球の引力がバランスするところにボールが並びます。
    惑星の公転軌道や惑星の環のあるところは、太陽や惑星からの引力(重力)と公転による遠心力とがつりあった場所です。この実験装置では、カプセルが星の重力の代わりをしています。

  • シーソーボール

    [実験]
    3本のレールの傾きは変えられるようになっています。レールの傾きを調整して、ボールをゴールまでうまく転がしてみてください。傾けすぎるとボールはレールから飛び出してしまいますし、ゆるやかすぎると次のレールにボールが進みません。
    この実験装置では、ゲームをする中でボールの転がり方について学べるようになっています。ここでは知識というよりは知恵や体験を獲得することを主な目的としています。

  • ゆーっくり!だいしゃりん

    [実験]
    大きな車輪をレールの上に転がしてみてください。
    この車輪がレールに接しているのは、細い軸の部分です。車輪全体の回転が速くなっても、なかなか前に進めません。
    回転スピードの上がった車輪は上り坂になってもなかなか止まりません。回転する車輪にはエネルギーが貯まっています。将来は巨大な車輪を勢いよく回してエネルギーを貯めて発電する「フライホイール」という方式が使われるようになるかもしれません。

  • いろいろころがそう!

    [実験]
    曲がったレールに沿って転がるためには外側のレールを転がる部分と内側のレールを転がる部分の大きさを変える必要があります。うまく転がるモノと列車の車輪の形を見比べてみてください。そろばんの珠のように、内側が大きく、外側がすぼまった形になっています。曲がったレールを転がるモノは、まっすぐ進もうとして、外側に張り出します。そろばん珠のような形のモノはカーブに差し掛かると自動的に、半径の大きな部分がレールの外側に、小さな部分が内側のレールに当たり、うまく曲がっていけます。

  • さかをのぼるコマ

    [実験]
    坂の低い側にコマを置いてみてください。不思議なことに、坂を上っていくものがあります。 
    ふつう、傾いているレールでは高い方から低いほうへ転がっていきます。しかし、この装置では、レールの幅が変わっています。そこにそろばん珠のような形のコマを置くと、低い方から高い方へ動いていきます。実はよく見てみるとモノの中心(重心)はスタート地点より下がっています。やはり、モノ全体としては下がっていっていたのです。

  • ボールマシン

    [展示]
    Rhoadsという米国の作家が製作した芸術作品。ジェットコースターのように、ボールが様々な形のレールなどに沿って、次々と転がり落ちていきます。宙返り、急降下、ジャンプなどなど、いろいろな楽しい運動を見ることができます。

  • ころころおもちゃ

    [実験]
    いろいろな木のおもちゃを集めてみました。それぞれ、どんな転がり方をするのか、観察してみましょう。玩具には重要な科学の基礎が含まれていることがあります。モノを転がすおもちゃも科学的実験装置なのです。 
    ここではいくつかの種類の玩具がありますが、それぞれで使うパーツは違っています。
    1.使ったものは元の場所に戻す
    2.他の人の遊びの邪魔はしない
    3.こんでいるときは譲り合う
    といったマナーも大切です。

かがみ

  • かがみのみち

    [体験]
    大きな鏡が2枚、向かい合わせに立っています。鏡の間に立ってみましょう。自分の姿がどこまでも映っているのが見えます。手を振ったり、足を上げたりすると、鏡の中の自分がすべて同じように動きます。
    光は鏡の表面で反射します。その反射した光が届くため、鏡に自分の姿が映っているのが見えます。鏡どうしを向かい合わせれば、何度でも光が反射を繰り返すので、たくさんの像が映ります。

  • なんにんみえる?

    [実験]
    2枚の鏡を30度、90度、120度に交差しておいた3種類の合わせ鏡の展示です。それぞれの鏡には自分の姿が映っていますが、合わせ鏡の角度によって何人映るか変わってきます。30度の合わせ鏡では、鏡の中に何と11人の自分の姿が見えます。
    合わせ鏡の角度が小さい場合、片方の鏡に映った姿がもう片方の鏡に反射して映ります。そのために多くの自分の姿が映るようになるのです。

  • ぶんしんのじゅつ

    [実験]
    内側の壁が鏡になった、三角形の小部屋です。中に入ってみると、たくさんの自分の姿が見えます。向いている方向も、前向き、横向き、後ろ向き、さまざまです。ちょうど万華鏡の中にいるような気分になります。
    この小部屋の中では、光が無限に反射を繰り返します。鏡が正三角形に配置されているため、無数の自分が規則的に並んでいる姿を見ることができます。

  • おおがたまんげきょう

    [実験]
    万華鏡は筒の中に何枚かの鏡を組み合わせて作られています。鏡と鏡との間で光が何回も反射するので、筒の先にあるものがたくさん見えます。この大型万華鏡は、2つの万華鏡が組み合わされています。鏡の合わせ方がちがうので、筒の先で回転している造花がちがって見えます。

  • ほそいかな?ふといかな?

    [実験]
    この鏡に映る自分の姿は、やせていたり、太っていたり、足が短かったり、不思議や姿をしています。鏡の表面が膨らんでいたり、へこんでいたり、ぐにゃぐにゃに波打っているためです。
    普通の鏡は表面が平らなため、そのままの自分の姿が映ります。しかし表面がゆがんだ鏡では光が反射する方向が場所により違うために、鏡に映った姿がゆがんだ形になるのです。

  • おおきくうつる

    [実物]
    表面がへこんだ凹面鏡です。鏡の前にテニスボールがつるしてあります。このボールを揺らすと、突然大きく見えてびっくりします。鏡に手を近づけていって、映り方の変化を観察してみましょう。
    凹面鏡では、鏡から遠いところでは上下が逆さまに映ります。一方、鏡から近いところでは上下はそのままで、実物より大きく映ります。

  • ペコポコかがみ

    [実験]
    薄いフィルムでできた鏡の展示です。スイッチを入れると鏡の片側の空気が吸い取られ、鏡の表面が膨らんだり凹んだりします。
    手前が膨らんだ形の鏡を凸面鏡といいます。このとき鏡に映った物体は小さく見えますが、広い範囲が映っています。凸面鏡はカーブミラーなどに利用されています。
    一方、手前がへこんだ形の鏡を凹面鏡といいます。このとき鏡に映った物体は大きく見えるようになります。凹面鏡は化粧鏡の拡大鏡や、反射望遠鏡の鏡として利用されています。

  • てかがみじっけん

    [実験]
    化粧直しに使う手鏡を置いています。鏡どうしを向かい合わせてみたり、角度を変えていろいろ動かしたりすると、映り方が変化します。上手に使うと、自分の頭の後ろを見ることができます。
    鏡の向きをいろいろ組み合わせて、鏡の反射と光の性質について実験することができます。

  • じどうしゃのかがみ

    [実物]
    自動車のドアミラーの展示です。ドアミラーは鏡に景色を映すことによって、運転中に安全に後方や側方を確認することができます。また展示のドアミラーは、電動で鏡の向きを調整できるようになっています。これは運転者による見え方の違いを、運転席から調整できるようにするためです。

  • かおがたくさん

    [実験]
    たくさんの平面鏡が凹面上に並べられています。ある場所で見ると、すべての鏡に自分の顔が映ります。顔がたくさん見える場所を探してみましょう。
    この展示は分割鏡でできた凹面鏡になっており、すべての鏡がある一点を向いています。鏡のすぐそばで見ると自分の全身像が映りますが、鏡からだんだん離れていくと、自分の顔がたくさん映る場所があります。ここが凹面鏡の焦点に当たります。

  • ういているでしょ

    [実験]
    大きな鏡が置いてあります。二人で向かい合って、それぞれ体の半分だけを鏡に映すように立ってみましょう。相手からは体の半身と鏡に映った半身が合わさって見えるため、普通に立っているように見えます。
    しかし片手を上げると両手を上げたように、片足を動かすとまるで空中を泳いでいるように見えます。鏡の性質と、人間の体がほぼ左右対称であることを利用した面白い展示です。

  • のぞいてみよう

    [実験]
    中に2枚の鏡が入っていて、一種の潜望鏡になっています。
    横の面と上の面に窓が開いていますので、二人でのぞきあってみてください。2枚の鏡の面の向きは並行ではありませんので、ちょっと変わった向きにお互いの顔が見えるはずです。
    ちなみに、この展示で使っているのは、普通のガラス鏡ではなく、表面をピカピカに磨いたステンレス鏡です。本来は高温や強い光など過酷な状況で使用する特殊な鏡です。

かぜ

  • かぜのいたずら

    [実験]
    スイッチを押して扇風機で風を送ってみてください。パイプの中の紙風船が上がっていきます。
    扇風機がパイプの中の空気を直接吸っているわけではありません。どうして風船が上がっていくのでしょうか?風にはモノを吸い寄せる性質があります(ベルヌーイの定理)。この実験装置ではパイプの上を吹いている風が風船を吸い寄せたのです。
    ぶら下げた2つの風船の間を吹くと、手を使わずに2つの風船をくっつける手品ができます。家で実験してみましょう。

  • かぜをみてみよう

    [実験]
    道具を使って風をおこし風車を回してみましょう。天井にはたくさんの風鈴(ウィンドベル)もあります。風を送って鳴らしてみましょう。 
    風は空気の流れです。透明な空気は見ることはできませんが、この実験装置ではたくさんの風車や風鈴で風の流れ方が見えるようになっています。 

    空気の流れである風にはエネルギー(力)があります。風のエネルギーで風車を回し、電気のエネルギーを生み出すのが風力発電です。

  • たつまき、さわろう!

    [実験]
    スイッチを押すと竜巻ができます。触ってみましょう。 
    周りの4本の柱(パイプ)から円を描くように吹き出した空気を、上部のファンで吸い出しています。装置の床の下にある加湿器は霧を発生させて竜巻を見やすくしています。 

    実際の竜巻はもともとゆっくりと回転していた空気が、激しい上昇気流で渦になったものです。水を張ったお風呂や洗面台の栓を抜いてできる渦も同じような仕組みです。ブラックホールの回りや新しく生れる星の回りにできる渦状の星雲も竜巻に似た現象です。

  • おどるふうせん

    [実験]
    風の中で風船は上がったり下がったりしながら浮いていますが、どこかへ飛んでいってしまうことはありません。焚き火の中で燃えカスが上がったり下がったりする様子に似ています。送風機によってできた上下に回転する渦に風船が乗っているのです。

    この装置は風がモノを引き寄せるという「ベルヌーイの定理」を応用したものです。送風機からの風は内側の方が強いので、落ちてくる風船も内側に向かって引っ張られています。そのため外側には飛んでいきません。

  • ボールをうかそう

    [実験]
    風が吹き出しているところにボールを浮かせます。パイプを動かしてもボールは落ちません。
    風にはモノを包み込んで位置を安定させる性質があります。そのために風の吹き出し口を傾けてもボールは落ちたり吹き飛ばされたりしないのです。
    おうちで実験:流し場にピンポン球を置き、真上から軽く水を流してみても、ピンポン球は場所が変わりません。また、小さな噴水の上にピンポン球を乗せてみても、やはりピンポン球は安定しています。これも同じ原理です。

おと

  • とうめいピアノ

    [実験]
    ピアノは鍵盤をたたくことで音がしますが、内部はどのような仕組みになっているのでしょうか。この展示では、ピアノの音が鳴る様子を見ることができます。
    ピアノの鍵盤をたたくと、内部ではハンマーが動いて、弦をたたきます。弦の振動は響板に伝えられ、空気の振動となって、音として聞こえます。音の高さは、弦の長さや太さ、張力によって変化します。展示のピアノは、アップライトピアノと呼ばれるタイプです。アップライトピアノは、弦が縦方向に張られていることが特徴です。

  • がっきのテーブル

    [実験]
    鉄琴、木琴、カスタネット、マラカス、小太鼓など、かわいい楽器を集めました。それぞれの音色を楽しんでください。鉄琴や木琴では、低い音と高い音とで板の長さが違うことも観察しましょう。合奏もできますよ。
    実はイスとしておいてある穴の開いた木の箱も「カホン」という楽器です。座りながら箱のいろいろな面をたたいてみましょう。それぞれ違う音が鳴ります。

  • ドレミのパイプ

    [実験]
    パイプの一番下のななめになった口をたたいてみましょう。ドレミの音が聞こえます。音の高さ(ドレミ)とパイプの長さ(波長)に注目してください。高い音の出るパイプは短く、低い音のパイプは長くなっています。1オクターブ下のド音のパイプは高いドのパイプの2倍の長さです。また、和音になる音階は特別の関係があります。
    たとえば低い「ド」と「ソ」の音階の差はおよそ3:2、3音和音である「ド・ミ・ソ」「ラ・ファ・レ」「ソ・シ・レ」ではおよそ5:4:3です。この装置で確かめてみましょう。

  • どらドラ!?

    [実験]
    銅鑼の深い音色を味わってください。銅鑼は「ウワ~ン、ぅわ~ん」と“うなり”ます。うなりは微妙に違う高さの音が混じったときに生じます。
    いろいろな波長の音が混じると、不快な不協和音も同時に生じてしまいますが、銅鑼の場合は、わざと表面に凸凹を残して不協和音を消すようにし、深い響きになっています。手作りの職人技です。風鈴も最後の仕上げのときにわざと表面に傷をつけてきれいな音色が出るようにしています。

  • おとがみえる!?

    [実験]
    「高い音」と「低い音」を出せるボタンを押してみましょう。しぶきの上がる位置がちがうのがわかりますか。
    音がモノの震え(波)であることを示しているのがこの装置です。
    音の波にはパワーの強いところと弱いところがあります。しぶきが上がっているところは、音のパワーの強いところです。パワーの強いところ(しぶきの上がる位置)の間隔を2倍にした長さがその音の波長です。高い音と低い音とでは波長が違うので、しぶきの上がる位置が違ってくるのです。

  • こえがひびくかな

    [実験]
    15mもの長さがある筒を使った展示です。筒に向かって大声を出したり手をたたいたりしてみましょう。音が少し引き伸ばされ、響いて聞こえます。この現象を、反響(エコー)といいます。
    筒の中を伝わる音は、まっすぐ進んで跳ね返ってくるものもあれば、筒の壁を何度も反射して戻ってくるものもあります。そのため音が戻ってくるまでの時間が異なり、反響して聞こえるのです。

  • おはなししよう

    [実験]
    くねくねした長い筒が壁に取り付けてあります。管の片方の口から話をしてみましょう。もう片方の口から声が聞こえます。このように管で声を伝える装置を伝声管といいます。
    音は管の中の空気が振動することにより伝わります。伝声管では音が外にもれて弱くならないため、遠くまで声がよく伝わるのです。このため昔の船舶では、各部屋への連絡のために伝声管が使われていました。

  • ドラムかん

    [実験]
    ドラム缶の中で、手をたたいたり声を出したりしてみましょう。少し音が引き伸ばされ響きます。これは、音が缶の中で反射するためです。
    反響の様子を、「こえがひびくかな」の展示と比べてみましょう。ドラム缶では筒の長さが短いため、いろいろな方向に伝わった音が反射して戻ってくるまでの時間にあまり違いがありません。そのため、反響も弱いものになっています。

カプラ®のひろば

  • あわあわ、ぷくぷく

    [実験]
    大きな泡や小さな泡、いろいろな泡が壁を作っています。どんなふうに泡が上がっていくか観察してみましょう。 
    空気は水よりも軽いので泡は上昇します。泡はどんな形をしていますか?浮力が大きい真ん中が盛り上がり、泡の下部は巻き込んだ水が押し上げて少しへこんだ形になっています。ちなみに、泡のまん中に強い水流を吹きつけると、ドーナツ型の泡が作れます。身の回りでいろいろな形の泡を探してみましょう。

  • カプラ®

    [実験]
    木の積み木を横に積んだり、立てて積んだり。どこまで高く積めるか挑戦してみてください。工夫すると、動物や乗り物も作れます。
    カプラ®は1本1本、西洋松の板を正確に切りそろえた積み木です。見本を参考にして芸術作品に挑戦してみてください。積み木を崩さないためには左右上下のバランスが大切です。高く複雑に積むことができたときには、バランスのとれた美しい作品となるでしょう。