ビー玉と輪ゴムで、本当にこまが作れるの？
ビー玉2個を輪ゴム2本でつないだ「ビー玉2球連結ごま」は、輪ゴムをねじって手を離すと、2個のビー玉が円を描くように回る工作です。勢いが弱まった後、回る向きが逆になることもあります。軸をつまんで回す普通のこまとは、動かし方も見どころも違います。
この記事では、まず基本のビー玉ごまの作り方と回し方を紹介します。完成して動きを楽しんだら、「材料や回す場所を変えても回るかな？」という疑問を、自由研究として試してみましょう。
ビー玉ごまの材料と道具
- 大きめのビー玉：2個（基本形は直径約3cmを目安に）
- 輪ゴム：2本（基本形は一般的な#16など）
- 透明テープ（セロハンテープまたはOPPテープ。テープカッター付きだと便利）
- 消毒液（ビー玉表面の油分を拭く場合）
- こまを回すための、平らで滑らかな机
基本形は、同じ大きさで直径約3cmのビー玉2個が目安です。輪ゴムは2本をつないで使います。固定用の透明テープは、破れにくいOPPテープも選べます。直径約2cmのビー玉を使った例もありますが、回り方は大きさで変わる可能性があります。まずは大きめのビー玉で作り、小さいビー玉は自由研究で比べてみましょう。
ビー玉ごまの作り方
1．ビー玉をきれいにする
ビー玉の表面に手の脂や汚れがあると、テープが付きにくくなります。ビー玉と手を洗い、十分に乾かしてから始めます。ビー玉に油分が残っている場合は、消毒液で表面を拭く方法もあります。拭いた後は十分に乾かし、テープがしっかり付くことを確かめてください。テープカッターでテープを必要な長さに切っておくと、ビー玉を押さえながら作業しやすくなります。
2．輪ゴム2本をつなぐ
1本の輪ゴムの中に、もう1本の輪ゴムを通します。通した輪の端を、その輪ゴム自身の反対側の端にくぐらせて引き、2本をつなぎます。輪ゴムを強く引っ張りすぎず、中央のつなぎ目がほどけないことを確かめます。
3．片方のビー玉に輪ゴムを固定する
つないだ輪ゴムの片端を、ビー玉の真ん中あたりに掛けます。輪ゴムが片側へずれないように持ち、最初に長さ約2cmの透明テープを横向きに貼って輪ゴムを留めます。次に、輪ゴムの左右へ長さ約2.5cmのテープを1枚ずつ貼って補強します。テープの端まで指で押さえ、ビー玉から浮いていないか確かめましょう。2人で作業すると、片方がビー玉を支えられます。
4．もう片方も固定し、外れないか確かめる
反対側の輪ゴムの端も、もう1個のビー玉に同じように固定します。2個とも輪ゴムがほぼ中央に掛かっているか、テープが浮いていないかを見ます。大人が輪ゴムを軽く引き、ビー玉が外れないことを確認して完成です。
ビー玉ごまの回し方
- 片方のビー玉を手で持ち、もう片方を机の上に置きます。
- 置いたビー玉を円を描くように転がし、輪ゴムをねじります。最初は少ない回数から試し、輪ゴムの状態を見ながら増やします。
- ねじった状態のまま、両方のビー玉を机の上に置いて手を離します。
輪ゴムが戻ろうとする力でビー玉が回ります。回り始め、止まりかけ、逆向きに回り始める場面を順に見てみましょう。輪ゴムをねじってから、平らで滑らかな机の上で手を離します。
どうして逆向きにも回るの？
輪ゴムをねじると、元の形に戻ろうとする力がたまります。この蓄えられた力を「弾性エネルギー」といいます。手を離すと、ビー玉を動かす「運動エネルギー」に変わって回ります。輪ゴムのねじれがほどけても、ビー玉に勢いが残っていればすぐには止まらず、今度は輪ゴムを反対向きにねじります。そのねじれが戻るときに、ビー玉の回る向きも変わります。回転を繰り返すうちに、机との摩擦などで動きは弱まり、最後に止まります。
うまく回らないときは
輪ゴムがビー玉の中央からずれる、テープが白く浮く場合は、固定をやり直します。ビー玉と手を洗って乾かすと、テープが付きやすくなります。
回ってもすぐに止まる場合は、固定が緩んでいないか確認したうえで、輪ゴムのねじりを少しずつ増やしてみます。ねじるときにビー玉が滑ってしまうなら、少し摩擦のある平らな面でねじり、回すときに滑らかな机へ移してみてください。無理にねじり続けず、ゴムの傷や伸びすぎがないか毎回見ましょう。ビー玉の大きさや回す面による違いは、後半の自由研究にも役立ちます。
自由研究としてやってみよう
基本のこまが回ったら、次の疑問の中から気になるものを1つ選んでみてください。始める前に「どうなると思う？」と予想し、作ったこまがどう動いたかを比べます。比べるときは、一度に変えるものを1つだけにすると、違いに気づきやすくなります。ねじる回数や手を離す場所など、変えない条件も決めておきましょう。余裕があれば各条件を3回ほど試し、回った時間や逆回転の有無をメモすると、偶然の違いかどうか考えやすくなります。
小さいビー玉や発泡スチロール球でも回る？
大きいビー玉のこまが作れたら、小さいビー玉2個でも同じように作れるでしょうか。まずは輪ゴムと回す場所を変えずに試してみましょう。発泡スチロール球を使う場合は、ビー玉と近い直径の球を2個選ぶと、素材による違いを見つけやすくなります。「大きさ」と「素材」は別々に変えてみてください。
小さいビー玉の結果を「重さだけの影響」と決めつけないことも大切です。球の大きさを変えると、重さや床との接し方も同時に変わります。発泡スチロール球では、テープでしっかり固定できるか、表面が傷まないかも観察項目です。固定方法まで変えた場合は、そのことを記録してください。
少し太い輪ゴムでも回る？
市販品の一例では、#14は内径32mm、#16は内径38mmで、どちらも切幅は約1.1mmです。番号だけを変えると、太さではなく輪の大きさも変わります。「少し太い輪ゴム」を比べるなら、同じ#16で切幅1.1mmと2mmの製品を選ぶ方法があります。どちらも2本ずつ使い、球と回す面をそろえて試してみましょう。製品によってゴムの厚みや材質も違う場合があるので、使った製品名とサイズを記録しておくと結果を説明しやすくなります。
滑りやすい面と摩擦のある面、どちらで回る？
球と輪ゴムは同じものを使い、輪ゴムをねじる場所も同じにします。その後、手を離して回す面だけを変えてみましょう。例えば、滑らかな机と、少しざらつきのある紙やマットです。紙やマットが動かないように固定し、表面が平らな場所を選んでください。
ねじる場所も一緒に変えると、輪ゴムのねじれ具合まで変わる可能性があります。この実験では、ねじる場所は固定し、回す面だけを変えるのがポイントです。
自由研究のまとめ方
選んだ疑問について、次の順に書くと、自分の発見が伝わる自由研究になります。
- 何を確かめたかったか
- やる前に、どうなると予想したか
- 何を使い、何を変えて試したか
- 実際にどう動いたか
- 予想と比べてどうだったか、次に何を試したいか
動きは絵や写真、短い動画で残せます。もっと詳しく比べたければ、手を離してから止まるまでの時間や、回る向きが変わった回数を数えてみてもよいでしょう。予想と違った場合も、そのまま書くことが大切です。全部の材料を試す必要はありません。自分で選んだ一つの疑問を確かめるだけでも、工作から自由研究へ進めます。
作るとき・回すときの注意
- 毎回、輪ゴムに傷がないか、テープが浮いていないか、大人が確認する。
- 輪ゴムを限界までねじらない。切れるとビー玉が飛ぶおそれがある。
- 机の端を避け、周囲の人や壊れやすい物から離れた場所で回す。
- ビー玉にひびや欠けがあれば使わない。
- 小さな子どもがビー玉を口に入れないよう、作業中と保管時の両方に気をつける。
輪ゴムが切れたりテープがはがれたりすると、ガラスのビー玉が飛ぶおそれがあります。周囲を片づけ、大人が固定を確かめてから回しましょう。また、消費者庁はビー玉の誤飲事例を報告しています。小さな子どもの手が届かない場所に保管してください。消費者庁の注意喚起
まとめ
ビー玉2個と輪ゴム2本で作る連結ごまは、輪ゴムをねじって放すと回り、逆向きに回る様子も観察できる工作です。まずは基本形を作って回し方をつかみましょう。「小さい球でも回る？」「面を変えたら？」と気になったら、そこから一つ選んで自由研究として試してみてください。思ったように回らなかったときも、その動きが次の疑問につながります。
