中1になった息子は、夏休みの自由研究の工作に回り続けるコマを作りました。
見た目的にもいかにも！って感じだし、楽しいし良かったのですが…
自由研究には向かないテーマでした。
回り続けるコマ
回り続けるコマというのは、磁石と電気の力を使って止まらないようにしたコマです。
磁力で切り替わるリードスイッチがタイミングよく回路のスイッチを切ったりつないだりすることで、電磁石とコマの磁力が吸引と反発を繰り返し、コマがどんどん加速していくという仕組みです。
具体的には…
①リードスイッチがONのときは抵抗が大きいLEDには電気が流れず電磁石の磁力が強くなり
②リードスイッチがOFFのときはLEDに電気が流れるため電磁石の磁力が弱くなる
って仕組みですね。
N極どうしが近づくときは、コマの磁力が加わって少し遠くに離れるまでスイッチがONのままで、その差の分、反発が長く続いて回る力になり。
N極とS極が近づくときは、コマの磁力により少し磁力の打ち消しあいがおこり、少し早めにスイッチがOFFとなって、その差の分、吸引が短くなって回る力になる。
なので、一周する間に反発力と吸引力の2回加速していると考えられます。
作り方は小学館の図鑑NEO「科学の実験」のP128～129を参考にしています。
用意したもの
購入して用意したものはこの6点で合計3,500円ほどになりました。
- 片面2極型フェライト磁石
- プラスチックリードスイッチ
- エナメル線
- LEDライト
- 配線
- 電池BOX
まずは、絶対に外せないコマになる片面2極型フェライト磁石。
1個買うより10個セットの方が安かったので、10個セットを楽天で買いました。
あとは、動作の要となるリードスイッチ。
けっこう故障しやすいみたいなので、こちらも多めの10個入りにしました。
キレイなコイルを作るためのエナメル線。
失敗した時のために、必要な長さの2倍の10mを選びました。
緑色のLEDライトに。
必須ではないけれど、見た目も整えたいということで白の配線と。
電池BOX。
なかなか動かない
図鑑の通りに作ること1時間ほど。
見た目は図鑑の回り続けるコマと同じになりました。
でも、LEDライトはつきっぱなしだし、すぐに止まってしまいます。
最後まで作ってから試すのではなく、確認しながら作るべきでした。
分解してどの部分までできているか確認することにしました。
リードスイッチチェック
どうやら、初めに使ったリードスイッチは不良品だったみたいです。
リードスイッチそのものに磁石をつけても、LEDの光がつきっぱなしでした。
新しいリードスイッチに交換したところ、磁石をつけるとLEDが消えたため、正しく動いていることが分かりました。
回路を短くする
色々試すのには、暫定で短い回路を作ってやりました。
コイルが生きていることの確認は、5cmくらいに導線を切ってコイルをつなぎ、電気を通してクリップがつくか調べたり。
リードスイッチに鉛筆の芯をまぶして接着剤で導線とつなぐところは何度やっても上手くいかなかったため、接着剤は使わなくしました。
最終的に直接導線とリードスイッチの端をねじってつなぎました。
コマとの近さ
図鑑の通りに作ると磁石とリードスイッチの間が広いです。
コマの磁石→コマの棒→プラスチックスプーン→スキマ→カバーのストロー→リードスイッチとなっているためです。
カバーを付けてもリードスイッチは動くか確認しながら、スキマがゼロになるように、なるべくリードスイッチをプラスプーンに近づけて固定しました。
リードスイッチの位置
回る駒とリードスイッチの縦の位置関係もタイトでした。
ほんの1ミリ動いただけでリードスイッチが切り替わらなくなります。
息子はセロハンテープでしっかり固定したのですが、それでもわずかに動いてしまうようです。
ほんの少しリードスイッチを動かして、スイッチが変わっている音がしたところで放置すると回るようになりました。
かかった時間
最終的に、半日くらいかけて完成しました。
動画を撮ればよかったですね。LEDライトが点滅していて、コマはずーっと回っています。
1発でスムーズに作れれば1時間くらいだったのですが。。。
何が悪いのかわからず、一つ一つ正しく動いているのを確認しながら作るのに時間がかかりました。
出来上がった喜びはひとしおで、何日間もコマを回して遊んでいました。
あ、安全のために1回あたりは5分以内で切り上げています。
自由研究に向かない理由
当日も家で動くことを確認し、意気揚々と学校に持って行ったのですが。
持っていく衝撃でリードスイッチが壊れたのか、学校では動かなかったらしいです。
周りでクラスメイトにはやし立てられ、先生は「もし動くなら、○○展に出してあげてもいいよ」と傍観していたそう。
リードスイッチには、衝撃や振動に弱いという性質があるのだから、持っていったら壊れるかもしれないというのは予想してしかるべきでした…
妹が机から落とすだけで壊れたので、箱に入れて衝撃を抑えられるようにしたのですが、足りなかったみたいです。
回り続けるコマは、作って遊ぶには面白いけれど、持ち運ばなければいけない自由研究には向いていないと思います。
コメント