By   2011年8月12日

1.秤をつくるプロセスをシミュレートする

1.秤をつくるプロセスをシミュレートする

WEB物理 力学 授業プリント 質量原器 重力質量と力の重力単位-1
WEB物理 力学 授業プリント 質量原器 重力質量と力の重力単位-2
[ 授業プリント ]
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どのようにはかりは作られるか

(1)質量原器を決める
秤をつくるシミュレーションは、矢野淳滋「力と質量の指導」(1985)のなかの『(1)力のはかり方(B)バネ秤に㎏wの目盛りをつける(演示)』にこのアイディアがあり、参考にさせて頂きました。
まだ秤の目盛りが決められていない状態なのでといって、バネ秤のふたをとり板目紙をドーナツ型に切り、それで秤の目盛りを覆ってしまいます。真っ白な目盛りの秤を前にすると、誰もがとまどい、どこから手をつけて良いのかわからなくなります。この心境を味わわせることはとても大切だと思っています。矢野氏のアイディアの優れた点です。
そこで、重さは場所によって変化するので、質量原器を決めなければならない、と話を持って行きます。そのために一番手軽なのは、力学台車を1[㎏重]に調整しておき、それをキログラム原器として宣言しても良いと思います。
矢野淳滋氏は力学台車を用いています。当初わたしも矢野氏のように力学台車を用いていました。しかしその後、円柱形の茶筒に鉛をつめこみ、キログラム原器にしています。こちらの方が予想外のおもしろさはないものの、リアリティがあると思います。

   ○以下のものを準備します。

          茶筒(キログラム原器)、台はかり
目盛り表示版、100gのおもり(10ヶ)
(2)はかりに何も書いていない目盛り紙を貼る
そして0㎏重の目盛りを書き入れます

次に質量原器をのせて1㎏重の目盛りを書き込みます。

 

次に、同質同形のもので、10ヶ集めるとちょうど1㎏重になるおも          りを試行錯誤して作ったと称して、100 gwの目盛りを書き込んで          いきます。念のために100 gwのオモリを棒の左右につるし、バラ          ンスをとってみせるのも良いでしょう。

(3)力の重力単位
次に、1[㎏重]は場所によって異なるので、厳密には『1㎏重東京』のように場所の表示が必要であると断ります。しかし実際には、全国を重力加速度の大きさからブロック化し、単位に[㎏重]に地名をつける必要がなくしています。その理由は、各ブロックごとにはかりの校正を義務づけ管理しているからです。従って、
上の1kgの重さの目盛りは、東京特有で、北海道や沖縄とは同じではありません。是非、このはかりの目盛り付けのシミュレーションをしたら、生徒に次のことを質問しましょう。この東京のはかりを沖縄へ持って行って、1kg重の目盛りの位置を確認すると、そのは位置は左か右かどちらになると思うかを確認してもらいましょう。全国に同じ標準体が配布され、校正されているので、場所によって物体の重さが変化しても、商品売買にはまったく重さは変化しても全くこうして同じ標準体(キログラム原器のコピー)が全国にばらまかれてはかりの校正をしているので、1kg重東京という地名を全く意識しないですんでいたわけです。

ところが、デジタルクッキングスケールなどの登場で、われわれの日常にこのあたりの計量の専門家の努力している裏事情が、表に出て理解できるようになってきました。

(4)秤の管理
秤の管理は、重力加速度の大きさによって、日本を16ブロックに分けて行っているようです。 プリントの資料では、簡易的に全国を5ブロックに分け、切り替えができるようになりました(P22のマニュアルの抜粋参照)。これはかなり古い資料なので、現在もこの通りかどうかは、不明です。参考として下さい。とても貴重な資料です。

(注)計量法の改正
計量法改正のあおりをうけ、教科書からなんと[㎏重]が一掃されてしまいました。歴史の教科書なら[N]と言う単位を丸暗記させるのも仕方ないかもしれません。しかしこれは「重さ」と「質量」についての論理的な理解を放棄しろといっていることに等しいものです。信じがたい教育行政の一大失策をやってしまいました。
ここでは、それはそれとし、Web物理では、丸暗記ではなく、科学的理解を基本的スタンスとして、質量と重さを中心に展開していくことにします。

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