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ATLAS at Anywhere (旧 ATLAS at Osaka)

角運動量はベクトル

子供を連れて姫路科学館というところへ行ってきました。同じように子供を連れて行って楽しい施設としては,大阪市立科学館がもっと近くにあります。しかし,大阪市立科学館へは何度も行ったことがあるのでたまには違う所へ行ってみようと思い,少し遠出しました。

規模が違うのか,経営形態が違うからなのか,学芸員さんたちの趣味が違うのか,あるいは違いがあって当然なのかもしれませんが,市立科学館とは若干違った趣がありました。ただ,どちらの施設にも大きな共通点が一つあります。それは,子供を(だけでなく大人も?)対象にした,手で触れる科学オモチャに多くのスペースを割いているところです。発電機を手で回して電球をつけたり,てこの原理で重い物を運んだり,等々,仕組みはわからなくても子供的には動きがあって面白いものがたくさんあります。

その中で今日私の目を引いたのは,角運動量がベクトルであることを体感できるオモチャです。実は大学でも原子核実験施設のFさんはこの手の実演グッズ作りに熱心で,同じ物を自作しています。どういうものかというと,まず自転車のリム,スポークそしてハブを使い,軸を両手で持てるように加工したホイールを用意します。これだけでも実は角運動量を体感できます。両手でそのホイールを持ち,誰かにそのホイールを勢いよく回してもらいます。回転する軸が水平のときは力を感じないのですが,それを右か左に少し傾けると物凄い力が手にかかります。

Fさんも最初はこれを使って角運動量によって受ける力を体感させていたのですが(私たちの研究室にも同じ物が実はあります),さらなる進化がありました。そのままだとホイールを手に持っている人は力をまさしく「感じる」ことができるのですが,他の人にはわかりませんし,視覚にも訴えてきません。そこで,ホイールを持ってる人が立てる円盤を用意しました。円盤の軸は鉛直で,左右に自由に回転できます。この上に乗って,前の段落でやったのと同じことをやれば,そうです。水平に持っていたホイールの軸を傾けることで,そのホイールを持っている人が回転を始めるというわけです。

これは見た目にわかりやすく,アピーリングな実演で,大学生に(大学教員に?)も評判が良いです。それと全く同じものが今日行った科学館にあったのです。私的には心の中で「おーっ」と思ったのですが,残念なことに小学1年生になったばかりの息子は,私が四苦八苦して説明しているのを全く無視して円盤を回転させるのに夢中。いや,角運動量の説明はなかなか難しいです。

が,しかし,この角運動量を視覚化するオモチャ,なかなか面白いです。

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