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 ペットボトル風力発電実験セット　プロペラの作り方

風力発電とは？

風力発電とは、その名の通り　風の力を利用して電気を作り出す方法です。

環境にやさしい発電方法として　世界各国で使われています。

環境にやさしいといわれるのはなぜ？

環境に優しい理由の一つに

発電時に有害物質を出さないということがあります。

たとえば、風力発電では、地球温暖化の原因と言われる二酸化炭素や

酸性雨の原因になる　硫黄酸化物や窒素酸化物などをだすことがありません。

地球温暖化

二酸化炭素が増えると　地球に熱がこもり、気温が上がります。

酸性雨

硫黄酸化物や窒素酸化物が溶けた酸性雨が降ると、建物が溶けたり植物が枯れたりします。

さっそく風力発電機を作ってみよう

実際に風力発電機を手作りして、その仕組みを確かめてみましょう

用意するものは

500mlペットボトル

カッター

ハサミ

フエルトペン

定規です

風力発電機のしくみ

作った風力発電機はとてもシンプルな構造をしていますが

実際の風力発電機は　もう少し複雑な仕組みになっています。

1.　ブレード

風を受けると、回転する向きに力が発生する風車の羽根です。

2.ナセル

発電機（発電用モータ）や倍速機などのはいった部屋です。

3.発電機

ブレード（プロペラ）の回転運動を電気のエネルギーに変換します。

4.ピッチ制御装置

風速にあわせてブレード（プロペラ）の傾きを調節します。

5.倍速機

ギアを使ってプロペラのゆっくりとした回転を速い回転に変えます。

6.ヨー制御装置

風の向きにあわせて　ナセルの向きを変えます。

7.風向/風速計

風の向きや風の速さを測定する機械で、測定の結果を使って風力発電を制御します。

プロペラの形と発電の効率

風力発電では　羽根の大きさや枚数によって同じ風が吹いても

発電できる電気の量が変わります。

ペットボトルで大きさや形のちがうプロペラをいくつか作って比べてみましょう。

いろいろな形の風力発電機

風力発電機には、他にもいろいろな形のものがあります。

これらの　風力発電機は羽根の取付け方によって大きくふたつにわけることができます。

一つは　水平軸型でもう一つは　垂直型と呼ばれています。

この教材では　水平軸型を作ります。

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夏休みの自由研究にも使える

「ニュートンのゆりかご」で 物理の実験をしてみよう！

【カチカチ衝突玉キット（ニュートンのゆりかご）】

おしゃれなインテリア雑貨店などでも見かける「ニュートンのゆりかご」。

「カチカチ玉」と呼ばれることもありますね。

はじめて見た時は、動き方に違和感を感じました。

一番端の球をほかの球にぶつけた時に、全体が動くのだろう。という予想に反した動きをするからです。

本当の動きは、1つの球を引っぱって離すと、その球は他の静止した球へ向かって衝突して、静止する。この瞬間、球がぶつかったのと逆側の球は、最初の球と同じ速さで弧を描いて飛んでいく。そして、逆の球が並んだ球に戻ってぶつかると、また同じ現象が起きる。というものです。

もともとこれは、運動量保存則と力学的エネルギー保存の法則の実演のために作られた装置で、「ニュートンのゆりかご」という名前はアイザック・ニュートンにちなんで名付けられたものです。

「運動量保存の法則（うんどうりょうほぞんのほうそく）」とは、外部からの力が加わらないかぎり、運動量は普遍であるという物理法則です。高校になると詳しく習うようになりますが、小学生の自由研究にも楽しそうです。

まずは、衝突のエネルギーがどんなふうな流れになるのかを想像してみましょう。

球を一つだけぶつけてみた場合にどうなるのか。

2つ同時にぶつけた場合は？3つでは？

どんな変化があるのか？を調べていくと面白い実験になります。

自分で組み立てていくので、作る過程も楽しむことができます。

また、自分で自由に彩色することもできるので、自分だけのカチカチ玉を作ることができます。

■商品サイズ／完成サイズ：１６０×１２０×１２０ｍｍ
■材質／本体：シナベニヤ
■セット内容／

コの字型ベニヤパーツ×２、土台ベニヤパーツ×２、タコ糸（２５０ｍｍ）×６、
ビー玉（１６０ｍｍ）×６、プラスチックリング×１２、丸棒×２

【カチカチ衝突玉キット（ニュートンのゆりかご）】

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未来のエネルギー「空気マグネシウム燃料電池」搭載！

スラローム走行もできるアクアライダー

【アクアライダー】

このカッコいいフォルムの「アクアライダー」は自分で組み立てることができ、直進走行だけでなく、スラローム、周回などの多彩な動きもできるライダーです。

「アクアライダー」は、”空気マグネシウム燃料電池”を利用しています。

”空気マグネシウム燃料電池”とは、塩水にマグネシウムの棒を浸して生じる起電力を取り出す電池で、リチウム電池の７倍の発電能力があると言われ、今注目されている新エネルギーです。

 マグネシウムが安価であること、長期保存ができること、使い終わると、残るのは、無害な水酸化マグネシウムと塩水だけという点などが「新エネルギー」と言われる所以です。

ダブルバッテリーでパワフル走行。

ドライバーやニッパー、乾電池などは準備していただくことになりますが、自分で組み立てて出来上がっていくのは楽しいことです。 

夏休みの自由研究にもピッタリの「アクラライダー」。

発電の仕組みなどを詳しく研究して発表してみてはいかがでしょうか？

●本体サイズ/W59×H56×D160mm
●重量/64g

【アクアライダー】

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毎日、太陽と月はどの道を通っているの？

季節によって変わる道を自分で調べてみよう。

【月・太陽の通り道観察記録器 】

小学校の高学年の時に、太陽の位置観察をしていました。

なぜそんなことをすることになったのかまったく覚えていませんが、授業中でも1時間ごとに運動場に出て、国旗掲揚台を目安にして、太陽の位置をノートにメモしていました。

授業中に大手を振って外に出られることが、後ろめたいような特別なような・・・そんな不純な気持ちがあったことだけは覚えています。

そして、【月・太陽の通り道観察記録器】を知った今、あの時に、これがあれば便利だったんだ！とわかりました。

透明の半円ドームに、シールを張り付けていくだけで通り道を簡単に記録することができます。

実験後、記録台紙から透明半球を取外しても、観察結果がわかります。

小学校3年生、4年生の理科の時間に、太陽・月の軌道について習いますが、教科書に書かれていることを丸暗記するのではなく、自分で太陽や月の通り道を実際に調べて、季節による違いを知ることは、子どもたち自身で考え、なぜなのかを想像し、さらに自分で本などを使って興味を持って調べることによって子供たちの知識になり、考える力を育てることにつながります。

太陽の通り道は、

春分（3月21日ごろ）です。
　太陽は真東からのぼり、真西にしずみます。
　昼と夜の時間がほぼ同じになります。

夏至（6月22日ごろ）です。
　太陽は真東の北よりからのぼり、
　真西の北よりにしずみます。
　1年で太陽の南中高度がもっとも高く、
　昼がもっとも長い日です。

秋分（9月23日ごろ）です。
　春分と同じく、太陽は真東からのぼり、
　真西にしずみます。
　昼と夜の時間がほぼ同じになります。

冬至（12月22日ごろ）です。
　　太陽は真東の南よりからのぼり、真西の南よりにしずみます。
　　１年で太陽の南中高度がもっとも低く、昼がもっとも短い日です。 

春夏秋冬で大きく変化しています。

夜の月の通り道を調べるのは大変かもしれませんが、夏休みや冬休みなど、ゆっくりと時間がある時に、じっくりと一つのことに向き合って考えてみるのはいい時間です。

教科書を鵜呑みするのではなく、自分で調べられることは自分で調べてみる。

自分で考えてみる。

自分で考える力をつけて上げるのは大人にも手助けができます。

せっかくの夏休み、大人も一緒に子供の考える時間の手助けをしてあげて下さい。

※観察の際、太陽を直接見ないように気を付けてください

■商品サイズ／透明ドーム：Ф２００×１００ｍｍ、方位磁石：Ф４５×１１ｍｍ、鏡：５０×５０ｍｍ

■材質／透明ドーム：硬質スチロール、方位磁石：ＡＢＳ、鏡：ＰＶＣ

■セット内容／透明ドーム（Ф２００×１００ｍｍ）×１、方位磁石（Ф４５×１１ｍｍ）×１、鏡（５０×５０ｍｍ）×１、観察記録シール×１、説明書兼記録台紙（Ａ３）×１

【月・太陽の通り道観察記録器 】

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数時間後の天気がわかる！？

飾ってもおしゃれなガラスの気圧計

【ウェザーグラス】

7月に入りました。

準備のいい子供たちは、夏休みの自由研究を何にしようかと考え始めている子もいます。

そんな子供たちへのおすすめは、気圧の変化でガラス容器の細い管の水面が上下する【ウェザーグラス】です。

小学校5年生の理科で天気について学びます。雲の種類とともに”気圧”（高気圧や低気圧、台風など）のくわしいメカニズムを習います。

気圧とは？

地球上の空気には重さがあり、私たちは、いつも空気の重さに押されている状態といえます。この空気による圧力を気圧（大気圧）と呼びます。

高気圧とは、たくさんの空気が地球を押している様子であり、逆に低気圧とは地球を押している力が弱い様子であると言えます。

ウェザーグラスのしくみ

【ウェザーグラス】に水を注入した時、内部の空気は一定に保たれた後、その時の気圧とつりあったところで管内の水の位置が定まります（＝標準位置）。注入時の気圧よりも外の気圧が高くなると管内の水は上から押されて、水の位置は標準より低くなり、気圧が低くなると逆に水の位置は高くなります。

完全に正確な気圧を示すものではありませんが、このような原理から気圧の変化を水面の変化で感じることができます。

また、気圧の変化と天気の変化には密接な関係があることが知られていて、一般的に気圧が上がると天気は良くなり、気圧が下がれば雲ができ天気は悪くなります。

水位が基準位置と同じか下の場合「晴れ」、水位が基準位置より上の場合「くもりまたは雨」と予測することができ、簡単な晴雨計として使っていただくことができます。

残念ながら簡易の装置ですので、室内の温度変化で水位が変化することもあります。

ですが、水位の変化が見ていてわかるのは、授業でならった「気圧」を身近に感じられて、理解するのに一役かってくれます。

台風のような低気圧が近づいてきたときには、水があふれることもありますので、受け皿を敷いた上に飾っておくのがいいです。

 水量調整用のチューブと注射器はついていますが、水に色を付ける食紅（食用色素）は付属していませんので、赤や黄色、緑色などお好きな食紅で着色して楽しんでください。

ガラスでできたウェザーグラスはインテリアとして飾ってもよいデザインです。

子どもと一緒に大人も、お天気を予想しながらウェザーグラスを見てみませんか？

【ウェザーグラス】

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