フライホイーラー
ギアを上げる、距離を測る、力、運動エネルギー、摩擦、空気といった理科のテーマについて学びましょう。
1. 結びつける
(5-10 分)
ジャックとジルはけんかをしたため、頭を冷やすように家の外に出されてしまいました。ジルは車に乗り、 犬のゾグに引っ張らせますが、なかなか進みません。
一方、ジャックはコマで遊んでいます。ジャックは上手にコマを回し、とても速く回せるようになってきまし たが、一人で遊ぶのにも飽きてしまいました。ジルもそう思っています。2人はお互いに仲直りをして、一緒 に遊びたいと思っています。
2 人がふと顔を見合わせたとき、ジルに良い考えが思い浮かびます。車と、コマの力を組み合わせて 使ってみたらどうなるでしょうか？うまくいくと思いますか？
コマを回すことで車を遠くまで、そして長い時間、押すことができるでしょうか？さあ、考えてみましょう！
2. 組み立てる
(20-25 分)
最初に実験用の走路を作る
走行準備（助走）の区間に、50 センチの印を付けま す。これは走行準備（助走）のゾーンで、スタートラ インの前にあります。それから、2メートルのガムテ ープを床に貼り、10 センチごとに印を付けます。そ れでは、モデルを組み立てましょう！
フライホイーラーを組み立てる
10A の組み立て説明書と、10B の組み立て説明書 （手順1-20）を参考にしてください。
フライホイールを押すと、止まるまでゆっくりと進 みます。 すぐに動きが遅くなってしまう場合には、軸受け をゆるめ、歯車がきちんとかみ合っているか、そ してその他のすべての部品がしっかりとはめ込 まれているか確認してください。
3. よく考える
(20-25 分)
公正な実験
公正な実験を行うために、50 センチの助走の後、 スタートラインで手を離して同じスピードで発車さ せましょう。これには少し練習が必要です!したがっ て、より正確な結果を得るために、それぞれのモデ ルで最低3 回は実験してみることをお勧めします。
先生のための豆知識
エネルギー効率を最大限に 高めるためには、密閉した 容器の中にフライホイール を入れ、真空状態で空気抵 抗をなくして走らせます。
良いフライホイールを作るには？
良いフライホイールなら、全く同じ助走条件でも、 車を遠くまで、そしてより長い時間走らせることが できます。全くフライホイールを使わないで実験し てみましょう！そして、タイヤ付きとタイヤなしで、大 きなハブを使って実験してみましょう。さらに、自分 で好きな組み合わせを考えてみましょう。
重いフライホイールの方が軽いフライホイールよ りも良いのですが、走り出すまで、大きな押す力が 必要となります。
つまり、運動エネルギーの貯蔵量は、重さと走行ス ピードによって変わってくるのです。
どの位遠くまで、そしてどの位長く走れる？
それぞれのフライホイールが、どの位遠くまで走る ことができるか、測定してみましょう。できれば、ど の位長い時間走れるかも測定してみましょう！
組み立て説明書10B、12 ページ、手順22 に従って モデルを組み立ててみましょう。
実験して測定しましょう。
組み立て説明書10B、14 ページ、手順24 に従って モデルを組み立ててみましょう。
実験して測定しましょう。
フライホイーラーは、とてもゆっくり進みます。通 常、フライホイールが大きいほど走行スピードは遅 くなりますが、より長い距離、そしてより長い時間走 ることができます。
先生のための豆知識
8 歯の歯車と24 歯の歯車を 使ってシフトアップする場 合、それぞれ1:3 の割合で 2 段階でシフトアップしま す。すなわち、地上で車輪が 1回転すると、フライホイー ルは9 回転することになり ます。
4. 続ける
(25-30 分)
シェーキー・ブレーキー
組み立て説明書10B の17ページ、手順3 に従い、 フライホイールを中心からずらして取り付けてみま しょう。
どうなるか予測してから、実験してみましょう。
車はすぐに止まってしまいます！フライホイールが 回転する際には動的にバランスがとれていなけれ ばなりません。そうでないと、いろいろな方向に向 かう大きな力が発生して、車軸にかかる摩擦が増 えてしまいます。
シェーキー・ブレーキーを丘の上から走らせてみま しょう。どうなりましたか？釣り合いの取れたフライ ホイール車も走らせて、比較してみましょう。
シェーキー・ブレーキーはとてもゆっくりと走り、そ のままスピードは加速されません。スピードが少し でも速くなると、動的な不釣合い力が大きく増加し ます。スピードが遅いうちは動的な不釣合い力が 小さいため、車のスピードは遅いままとなります。
先生のための豆知識
現実には、バランスを崩し た超高速のフライホイール 車は爆発してしまいます！
ヒル・クライマー
車に登らせるための傾斜路を作りましょう。同じス ピードで走らせた場合、フライホイール車と非フラ イホイール車では走りにどんな違いがあるかを予 測して、実験してみましょう（答は意外かもしれませ ん！）。この実験に関しては、クラスの他のチームと 一緒にやってみてもいいでしょう。
フライホイール車の方が、斜面を上まで進んでい きます。エネルギーがたくさん貯蔵されているから です。
車がうまく乗り越えられるような、いくつにも連なっ た低い丘を作りましょう。靴や物の上に薄めの厚紙 をテープでとめると、うまく作れます。
フライホイーラーは、丘を登るときも降りるときも、 ゆっくりと進みます。フライホイールは「コントロー ラー」のような役割を果たすため、車は一定のスピ ードで丘を乗り越えることができます。
障害物コースに挑戦
床やテーブルの上に大きなレゴブロックの山を作 り、レゴの「山」を乗り越えるには、どの種類のフライ ホイールが必要か確認してみましょう。
障害のあるコースを前進し山を乗り越えるには、大 きなタイヤのついたフライホイーラーが一番適し ています。.*
教師用サポート
以下のコンセプトについて学びます：
科学技術と設計、構造、美術
- メカニズムを利用する – シフトアップ
- 部品の組み立て
科学（理科）
- 距離の測定
- 時間の測定
- 力
- 運動エネルギー
- 摩擦と空気
- 抵抗
- 科学調査
- 9686 レゴ® サイエンス＆テクノロジー モーター付基本セット (生徒1人につき1 セットをおすすめします)
- 3メートルの平らな床
- ガムテープ
- 1メートルの物差しまたは巻尺
- タイマーまたはストップウォッチ
科学技術と設計、構造、美術：
必要性を見極め、アイデアを出してい く。個人またはチームで作業を進め る。材料や部品、およびモジュール式 組み立てキットを使って、高品質な実 用試作品をデザインして作る。適切な テスト方法を使用して、改良の成果を 調べる。さまざまな身近な製品を組み 立て/分解し、特定した目的を満たすこ とができるかテストする。
- フライホイーラーの スピード（速度）制御 （加速）と安全機構に ついて調べる。
- フライホイーラーへの エネルギー貯蔵につ いて調査する。
- 歯車を使って加速する。
- 車上に貯蔵されたエ ネルギーを使って、で きるだけ遠くまで走る ことのできる車をデザ インして作る。
科学（理科）：
基本的な機械要素の性能に関する可 変要素の効果を予測、評価するなどの 科学的調査。 • 慎重な観察、測定、およ び記録。
- 運動/移動エネルギー の貯蔵。
- 摩擦。
- 釣り合いの力または不 釣り合いの力。
解析・分析（数学）：
解析・分析など数学的な考え方を活 用、応用する。あらゆる演算方法を使 用した計算。領域、平均、および比率の 概念を使用して計算する。時間、距離、 および（力）重量を、できるだけ正確に 測定する。言葉による反応式を使用す る。一次方程式を使って速度を計算す る。結果からパターンを特定する。デー タを収集して表に表わす。スピーチや 文章、図表を使って、数学的な考え方 を伝える。
- 距離や時間の測定。
- フライホイール車の質 量とスピード（速度）や 走行距離の関連性に ついて説明する。
