清掃車
歯車やギアの切り替え、プーリー、安全システム、距離、摩擦といった科学的コンセプトについて学びます。
1. 結びつける
(5-10 分)
道の上にはゴミや葉がたくさん落ちていて、とても散らかっています。通る人が滑ると危ないので、ジャック とジルは道を掃除しようとしましたが、ホウキで掃除するのは、とても大変です。
日ごろから車で遊ぶのが好きな二人。掃除をあきらめ、車で遊ぼうかと思った時、ふとホウキと車を組み合 わせることを思いつきました。でも、具体的にどうしたら良いかわからずに困っています。
どうしたら、車を押しながら道を掃除する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)
実験用の公園を作る
表面が平らなテーブルや床の上に、ゴミの付着しにくに板もしくは箱を置きます。これを公園の道と 見立てましょう。
しわくちゃにした紙切れなどを、先ほど作った公園 の道の幅10 センチ、長さ60 センチの範囲に均等に 広げます。これで、ゴミだらけの道が準備できました。
紙くずを飛ばすことができるように、道の両側には 十分なスペースを残してください。
清掃車を組み立てる
1Aの組み立て説明書と1Bの組み立て説明書（手順 1-11）を参考にして下さい
清掃車がスムーズに走るか実験する
テーブルの上で、そっと清掃車を押してください。 スピナーは、車の車体にあたることなく自由に回転 しなければなりません。また清掃車の「ブレード」 は、テーブルに触れることなく開いたり回転しなけ ればなりません。
3. よく考える
(20-25 分)
どの位きれいに清掃できる？
車を、散らかった道に沿って押します。紙切れなど をどの程度、脇に掃くことができましたか？4 分の 1？それとも半分？
このデザインの問題は何でしょうか？ 道の上に残された紙切れなどと、脇に掃かれた紙 切れなどの量を比較してみましょう。
掃除のスピードも速くないし、実際に紙切れなどを
拾い上げることもできません！
先生のための豆知識
大きな歯車のように、規則 的な歯のついた歯車はす べて、平歯車と呼ばれてい ます。
清掃車の伝導比率は？
清掃車を押して、車輪を1 回転させてみましょう。 清掃車の頭部は何回転するでしょうか？ 説明できますか？
清掃車の頭部は一度回転します。伝導比率は、1 対 1です。
すべてのかさ歯車と平歯車のかみ合う歯は同じサイズです。従って、スピードも変わりません。
ヒント：
かさ歯車の役割とは?かさ 歯車は動きの方向を90 度 回転させます。移動のエ ネルギーを角度を変えて 送ります。
どの位速く清掃できる？
異なる駆動歯車を組み合わせて使ってみましょう （手順12、手順13)。
手順12 の場合には、清掃車の頭部の動きは遅す ぎ、手順13 の場合には5 倍速くなります。 40歯の歯車で8歯の歯車を動かしているからです。
ジャックとジルは、誰かが葉っぱに滑って転んでケ ガをする前に、できるだけ速く掃除したいと思って います。2 人を手助けするために、清掃車の頭部に「ブレード」を追加してみましょう（手順14）。
ブレードを3 つにした場合にはバランスが崩れ、 ブレードが2 つの場合よりも効率が悪くなります。 4 枚のブレードの方が効率が上がり、バランスも取 れます。
危険！
清掃車を押しながら、頭部を押さえてみましょう。ど うなりますか？どんな問題が起きるでしょうか？
車輪がロックして、歯が「飛んで」しまうでしょう。実 際に、清掃車に何かが詰まってしまうと負担がかか りすぎ、歯車が壊れてしまいます。
4. 続ける
(25-30 分)
より安全な清掃車
プーリーベルトで動くように、モデルを作り変えて みましょう。いろいろと異なる滑車システムを試し てみましょう。それぞれの滑車は、どの位速く回転 し、どの程度きれいに掃除できるかを予測、実験し てみましょう。
より安全な清掃車
プーリーベルトで動くように、モデルを作り変えて みましょう。いろいろと異なる滑車システムを試し てみましょう。それぞれの滑車は、どの位速く回転 し、どの程度きれいに掃除できるかを予測、実験し てみましょう。
清掃車の頭部は通常、もっと速く回転します。駆動 歯車が大きければ大きいほど、回転は速くなりま す。車軸により大きな摩擦力が加わるため、清掃車 を押す際に、より大きな力が必要となります。
もう一度、清掃車を押しながら、清掃車の頭部を押 さえてみましょう。どうなりましたか？どんな長所と 短所がありますか？
駆動バンドが滑ってしまいます。
長所：
清掃車は、何かが絡むと止まります。運転手さんに とっても、この方が安全でしょう。
短所：
押すのにもっとたくさんのエネルギーが必要です。
ゴミ取り機
ゴミを道から掃き出すばかりではなく、拾い上げる ことができるような方法を考えられますか？
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–かさ歯車、シフトアップ、滑車
• 改良する前に実験する
• 安全システム
科学（理科）
• 距離の測定
• 摩擦
• 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)
「ゴミ」が飛ばないようにするための、大きなダンボール箱か、
ボール紙で作った低い壁。約60x40 センチの大きさのものが適
当です。
ゴミ：しわくちゃにした紙の切れ端や、レゴ接合部品、軸受け、
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。
• ホイールサイズや重り を変えることで、乗り物 の効率性がどう変化す るかを調査する。
• 負荷を動かすための、 車輪や車軸。
• できるだけ遠くまで進 む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。
• 斜面。
• 摩擦。
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。
• スケールの目盛りを読 んだり、目盛り付けを する。
• 距離や質量の測定。
• 負の数を使う（丘の下 で、車を後方にゼロ方 向に走らせる）。
• 精度の限界に関する 調査。
• 平均値の計算。
