【発展編】11-a スマート・アーム(1)

Q1. ☆問題☆

「あそび」ということばを知っているかな。ぴったりくっつかないで、少しゆとりがあることを言うよ。ローテーターにも「あそび」があるから、90度ぴったり動かそうとしても、ずれてしまった人がいるかもしれないよね。

 

ところで、「あそび」はなぜ必要なのだろう。もっとも正しいと考えられるものを選んでね。

  • 「あそび」がない機械を作ることはできないから。
  • 「あそび」がないと、急に大きなな力がかかったときその力がすべて部品に伝わって、部品がこわれてしまうことがあるから
  • 「あそび」がないと、正確(せいかく)な制御(せいぎょ)ができないから
  • 「あそび」があれば楽しいから

正解

  • 「あそび」がない機械を作ることはできないから。
  • 「あそび」がないと、急に大きなな力がかかったときその力がすべて部品に伝わって、部品がこわれてしまうことがあるから
  • 「あそび」がないと、正確(せいかく)な制御(せいぎょ)ができないから
  • 「あそび」があれば楽しいから

解説

おうちの方が車を運転するようであれば聞いてみよう。例えば、車のハンドルやブレーキには「あそび」があるんだ。もし「あそび」がないと、ちょっとハンドルを動かしただけで車は曲がってしまうし、ちょっとブレーキをふんだだけでブレーキがかかってしまう。ちょっとくしゃみをしただけで、一歩まちえると大事故になってしまうよね。

 

このように「あそび」があることで、まちがった操作(そうさ)を「なかったこと」にしたり、大きな力が急にかかることをふせいだりすることができるんだ。だから正解は、「急に大きなな力がかかったときその力がすべて部品に伝わって、部品がこわれてしまうことがあるから」だよ。

 

「あそび」がほとんどない機械を作ることもできるから「作ることができない」はまちがい。たとえばレースに使われる車はほとんど「あそび」がないため、運転するのがむずかしいといわれているよ。

 

「あそび」がないほうが、本当は思い通りの制御(せいぎょ)ができるから「あそびがないと正確な制御ができない」もまちがい。

 

「あそびがあれば楽しい」の「あそび」は、ゲームなどの「あそび」の場合だよね。ここでは関係ないので、まちがいだ。でも、実は英語でも、ゲームなどの「あそび」も機械の「あそび」も、どちらも “play” という言い方なんだって。言葉って不思議だよね。

Q2. ☆問題☆

ギアを使うと、モーターの回転する方向と、ギアのまわる方向は反対になるよね。もし、モーターの回転する方向とギアのまわる方向を同じにしたければ、どのようにすればよいだろうか。もっとも正しいと考えられるものを選んでね。

  • そのような方法はない
  • 使うギアの大きさをすべて同じものにする
  • ギアを3つ使う
  • ギアをうら返しに取りつける

正解

  • そのような方法はない
  • 使うギアの大きさをすべて同じものにする
  • ギアを3つ使う
  • ギアをうら返しに取りつける

解説

image-1

ギアを同じ大きさにしても、うら返しにしても、上の写真と同じように回るから、やはりモーターの回転とは反対になるよね。そんなときには、もうひとつギアを使うと、3つめのギアはモーターと同じ方向に回ることになるよ。実際にギアを使って実験してみよう。

Q3. ☆問題☆

2つのギアを使って、モーターの回転の力を大きくして伝えたり、モーターの回転よりも速く動かしたりすることができたよね。もし、2つのギアの大きさが同じだったら、モーターの回転はどのように伝わるかな。次の中からもっとも正しいと考えられるものを選んでね。

  • 打ち消しあってまったく動かない
  • 動きが速くなって伝わる
  • 力が強くなって伝わる
  • 力と速さは変わらず、回転する向きだけが逆になって伝わる
  • 動かすときによって伝わり方が変わる

正解

  • 打ち消しあってまったく動かない
  • 動きが速くなって伝わる
  • 力が強くなって伝わる
  • 力と速さは変わらず、回転する向きだけが逆になって伝わる
  • 動かすときによって伝わり方が変わる

解説

例えば、40本の歯のギアと40本の歯のギアを使うことを考えよう。

モーターにつけた40本の歯のギアが1回転したとき、かみ合っている40本の歯のギアもやはり1回転するよね。つまり、モーター1回転に対して、かみ合うギアも1回転することになる。

このとき、速さも力の大きさも、同じだけしか伝わらないよね。ただし、Q2で考えたとおり、回転の方向は反対になる。だから正解は「力と速さは変わらず、回転する向きだけが逆になって伝わる」だね。