〈県学生科学賞・県科学教育振興委員会賞〉

やすく、よく回る。

7 こまの研究

研究の動機
こまの研究パートⅠでは、どうしたら長く回るこまがつくれるか研究した。いろいろな実験をし、データを集めて、自分なりに長く回るこまの作り方を見つけることができた。
こまの研究パートⅡでは、パートⅠの時にきれいな色や模様が出て驚いたので、そのことについて詳しく調べてみた。蛍光灯や電球では発色には違いがあること。逆回転して見える時があること。
白黒で交互になっている時には水色やオレンジ色の模様が出ること（色の出る法則）。などを発見することができた。
そこで中学生になった今、パートⅠ、パートⅡを基にしてより詳しく発展的な研究をしたいと思うようになった。例えば、より長時間回るこまやこまとこまとがぶつかってもはじき飛ばす強力なこまを作り出すことや、こまが回転している時の周りの空気がどうなっているか、そしてパートⅡをより発展させたこまの発色や、模様の法則を見つけたいと思うようになった。
そこで、こまの研究パートⅢとして研究することにした。

パートⅢる。最終的に、円の場合は回転力や回転時間が最大になる。

12 研究（1）実験１
こまの形でよく回るこまを調べた。結果が下の図１である。
図１（4）実験４
こまに穴をあけ垂直に折り曲げる部分をつくった。空気の抵抗を受ける面積比を下の図２のように設定した。
図２（2）実験２
２種類のこまで実験を行い、その結果が下の表１である。
表１〈長時間回るスーパーごまを作る条件〉

穴をあける部分は８箇所。結果が下のグラフである。
〈結論〉① 円周上をたくさん使ったこまがよく回り、回しやすいことがわかる。
② 実験１と実験２を比べる中心に向かって切れ目のあるものと切れ目のないものを比べると切れ目のない方がよく回り、安定することがわかる。
〈安定し、よく回るこまの法則〉① 円周上をたくさん使ったこま② 中心に向かって切れ目のないこま（3）実験３
こまに切れ目を入れ、ななめに折り曲げ上にした場合と下にした場合のこまの回る時間を調べた。結果が下の表２である。
表２〈結論〉① 風を受ける面積が小さくなるにしたがって回る時間が長くなることがわかる。
② グラフから、面積比と回転時間（秒）との関係は反比例に似た関係があることがわかる。
③ こまに抵抗をつけると回転時間が極端に短くなり、最初の勢いが無くなりすぐに止まろうとする。
（5）実験５
改良を加えて長時間回るスーパーごまを目指すために下のようなこまを用意した。結果が下の表３である。
表３〈結論〉
正多角形の辺の数が増えるにしたがって回転する力が強くなり、回転する時間も長くな〈結論〉① 切れ目を入れて折り曲げると風の影響を受けるためか回る時間が短い。
② もし曲げるとすると下に曲げた方が回し─ 24 ─

① 大きさをだんだん小さくしてなるだけたくさん重ねる。
② 抵抗になるものは一切つけない。
③ 半径：軸の長さは４対５④ 切れ込みを入れないで円形にする。
（6）実験６
皿の上でこまを対戦させ、最強ごまの条件を実験で確かめてみた。８種類のこまを下の写真のように用意した。

実験した結果が表４である。

表４〈結論〉① 周りを暑くし重くなることで相手に対する打撃のパワーは大きくなる。
② 円形になっていないこまは回転力が弱くすぐ止まってしまい、切り落としている部分があるのでなおさら軽くなっていてはね飛ばされる。
③ 強いこまを作るには、周りを少し重くし、

─ 25 ─

〈県学生科学賞・県科学教育振興委員会賞〉

やすく、よく回る。

7 こまの研究パートⅢ
静岡大学教育学部附属島田中学校
１年

研究の動機
こまの研究パートⅠでは、どうしたら長く回るこまがつくれるか研究した。いろいろな実験をし、データを集めて、自分なりに長く回るこまの作り方を見つけることができた。
こまの研究パートⅡでは、パートⅠの時にきれいな色や模様が出て驚いたので、そのことについて詳しく調べてみた。蛍光灯や電球では発色には違いがあること。逆回転して見える時があること。
白黒で交互になっている時には水色やオレンジ色の模様が出ること（色の出る法則）。などを発見することができた。
そこで中学生になった今、パートⅠ、パートⅡを基にしてより詳しく発展的な研究をしたいと思うようになった。例えば、より長時間回るこまやこまとこまとがぶつかってもはじき飛ばす強力なこまを作り出すことや、こまが回転している時の周りの空気がどうなっているか、そしてパートⅡをより発展させたこまの発色や、模様の法則を見つけたいと思うようになった。
そこで、こまの研究パートⅢとして研究することにした。

野彰

兼る。最終的に、円の場合は回転力や回転時間が最大になる。

1

2 研究（1）実験１
こまの形でよく回るこまを調べた。結果が下の図１である。
図１

吉（4）実験４
こまに穴をあけ垂直に折り曲げる部分をつくった。空気の抵抗を受ける面積比を下の図２のように設定した。
図２（2）実験２２種類のこまで実験を行い、その結果が下の表１である。
表１〈長時間回るスーパーごまを作る条件〉

穴をあける部分は８箇所。結果が下のグラフである。
〈結論〉① 円周上をたくさん使ったこまがよく回り、回しやすいことがわかる。
② 実験１と実験２を比べる中心に向かって切れ目のあるものと切れ目のないものを比べると切れ目のない方がよく回り、安定することがわかる。
〈安定し、よく回るこまの法則〉① 円周上をたくさん使ったこま② 中心に向かって切れ目のないこま（3）実験３
こまに切れ目を入れ、ななめに折り曲げ上にした場合と下にした場合のこまの回る時間を調べた。結果が下の表２である。
表２〈結論〉① 風を受ける面積が小さくなるにしたがって回る時間が長くなることがわかる。
② グラフから、面積比と回転時間（秒）との関係は反比例に似た関係があることがわかる。
③ こまに抵抗をつけると回転時間が極端に短くなり、最初の勢いが無くなりすぐに止まろうとする。
（5）実験５
改良を加えて長時間回るスーパーごまを目指すために下のようなこまを用意した。結果が下の表３である。
表３〈結論〉
正多角形の辺の数が増えるにしたがって回転する力が強くなり、回転する時間も長くな〈結論〉① 切れ目を入れて折り曲げると風の影響を受けるためか回る時間が短い。
② もし曲げるとすると下に曲げた方が回し─ 24 ─

① 大きさをだんだん小さくしてなるだけたくさん重ねる。
② 抵抗になるものは一切つけない。
③ 半径：軸の長さは４対５④ 切れ込みを入れないで円形にする。
（6）実験６
皿の上でこまを対戦させ、最強ごまの条件を実験で確かめてみた。８種類のこまを下の写真のように用意した。

実験した結果が表４である。

表４〈結論〉① 周りを暑くし重くなることで相手に対する打撃のパワーは大きくなる。
② 円形になっていないこまは回転力が弱くすぐ止まってしまい、切り落としている部分があるのでなおさら軽くなっていてはね飛ばされる。
③ 強いこまを作るには、周りを少し重くし、

─ 25 ─

中心をだんだんに重ねて回転力と安定感をつくるとよい。
（7）実験7
割り箸に糸を５本垂らして回転しているこまの回りの空気の流れを調べた。線香の煙でも確め実験をした。
図3のように、直径１cm、長さ2.5cmの円筒を置いた場合には、ふつうのこまと比べると糸が大きくなびいた。線香の煙でも同様の結果がでた。
〈結論〉
こまの側面には空気を押し出す風ができ、こまの型状によって大きさが変わる。
こまのななめ上方では、ふつうのこまの場合は風はほとんどないように思われる。こまの上に工夫を加えると空気の流れができる。
軸の上部は真上に空気の流れができる。
（8）実験８
水の上でこまを回した場合のこまの様子について研究した。
① 右回りでこまを回した場合が図４である。
アイスクリームのふたの周りを沿うようにこまの軸が動いていった。ふた自身も右回りに回転をしだした。
そして、地球が自転しながら太陽の周りを公転するようにみえた。
② 左回りでこまを回した場合は、右回りでこまを回した場合と比較したら、完全に逆の回り方をした。
〈結論〉
こまを回転することによってマッチの軸の回転力がアイスクリームのふたに伝わり、同じ方向に回転すると思われる。ふた自身こまとなり水面上を右回りに動いていくのではないだろうか。
（9）実験８追加実験
水面上でこまを回した場合に回転する時間が短いと思うことがあった。
そこで実際にどうかタイムを計って調べることにした。その結果が下の表５である。

〈県学生科学賞・県科学教育振興委員会賞〉

8 煙の研究〜パートⅡ〜
静岡大学附属島田中学校
２年〈結論〉① 水面上でなぜ回転時間が短くなったかを考えると、こまの回転する力がアイスクリームのふたを回転させるのに使われるのでこまが早く止まると思われる。
② 水面上のふたが安定していないため、こま自身も安定しなくなり、こまの軸もゆれるため、スピードも遅くなり回転時間に影響を受けると思う。

3 研究を終えて（1）まとめこまの研究を３年間続けてきてこまのことがわかるようになってきた。法則や条件を見つけることができたのがとてもうれしかった。
安定しよく回るこまの法則や長時間回るスーパーごまを作る条件、などである。こまに細工をしたり、回す条件を変えてやると新しい面を見せてくれる。そんなこまの秘密を解明できたが、謎も比例して増えてきた。
（2）課題
こまの周りの空気の流れや、真空中でこまを回すと回り方や回転時間にどんな変化があるのかを調べてみたり、こまに羽をつけて浮かせる研究をしてみたい。無重力状態の中でこまを回すとどうなるのかを、宇宙実験でやってもらえればいいなと思う。
（3）感想
こまの研究をパートⅢまで続けてきたが、やればやるほど不思議な疑問がでてきた。しかしその疑問を解決する実験方法を考えることは困難なこともあった楽しみでもあった。
こまに隠された法則のほんの少しを発見できたことはうれしかったが、未知のこまの法則を発見する意欲を持ち続けたいと思う。

─ 26 ─

1 研究の動機
昨年、煙りの研究パートⅠでは、たき火の時に煙が自分の所に向かってくる謎や、煙の速さについて、また煙が障害物を通った後の煙の動きの変化などについて解明した。今回、パートⅠで謎に思ったことを明らかにするためにさらに研究に取り組んだ。その内容は、たき火の時に煙が自分の所に向かってくる謎や、移動する煙の速さ、また煙が障害物を通った後の煙の動きの変化についてなどである。
そこで、今回のパートⅡでは、前述の内容を中心に煙についてより詳しく秘密を探っていった。
実験方法や材料を工夫して煙についてまだ僕の知らない世界をのぞいてみた、研究で得られた事実から、煙についての規則性を見つけ、法則としてまとめようと試みた。
2 研究（1）実験１
長さ１m、直径３cmの筒を使い、真ん中で折り、0°、30°、60°、90°、120°、150°の６本の筒を用意し、煙の通過する時間を測定し、速さを比べた。５回の平均が下の表１である。

〈結果〉① 折れ曲がる傾きが増えるに従って速さも小さくなる。
② 直線に近いことから、角度と速さに比例に近い関係がある。
〈煙のスピードと傾きの法則〉
50cmの筒の中を移動する時、30°ずつ傾きを下げていくと、約0.86秒時間が増えていく。

（2）実験2吉野賢

譜

実験１の筒を２ヶ所折り、実験１と同じように時間を測定した。その結果が下の表２である。

〈結果〉① 筒の傾きの差と速さの差の比はほぼ一定の比になる。
② 煙は下向きにも速く進むことがわかる。
③ ジグザグコースでは、煙の移動に時間がかかる。
（3）実験３曲線の筒の中をどう煙が動いていくかホースで実験したのが表３である。

〈結果〉① BとCを比べると、Bでカーブを移動する時、時間がかかる。Cで１周回る時には時間が短い。
〈煙のスピードは、回転のコースの時に速くなる法則〉
右回りや左回りのみのコースや曲線では、煙のスピードは速くなる。

（4）実験４
冷たい空気中と暖かい空気中との煙の動き─ 27 ─