🚃 電車はハンドルなしでなぜ曲がれる？ななめの車輪のひみつ

🗣️ 話すなら|紙コップ2つは、レールから落ちる?5さい〜

「紙コップを2つくっつけて、2本のレールの上を転がすよ。落ちると思う? 落ちないと思う?」

用意するのは、紙コップ4つ、テープ、長い定規2本、本を何さつか。紙コップを、2つは口どうし、2つは底どうしで、テープでつなぐ。定規2本を本に立てかけて坂にして、レールにする。上からそっと転がして、くらべてみよう。

口と口をつないだほうは、まん中に戻りながら、レールの上を転がっていく。底と底のほうは、すぐ落ちてしまう。まん中が太い形は、右にずれると、右がわが太いところで転がるようになって、自然にまん中へ戻るんだ。電車の車輪も、左右2つが1本の軸でつながっていて、内がわほど太い。だから同じことが起きるんだよ。

✅ ここで終わってもOKまん中が太い形は、ずれても自分でまん中に戻る。電車の車輪も同じ形。

🗣️ 話すなら|カーブでは、外と内、どっちのレールが長い?小学生〜

「線路がカーブしているところでは、外がわのレールと内がわのレール、どっちが長いと思う?」

紙に、同じはばでならんだカーブを2本かいて、それぞれにひもを当てて、長さをくらべてみよう。外がわのひものほうが長くなる。

カーブでは、外がわのレールのほうが長い。でも電車の車輪は、左右が1本の軸でつながっていて、同じ回数しか回れない。そこで、ななめの車輪が役に立つ。カーブで電車が外がわに寄ると、外の車輪は太いところ、内の車輪は細いところでレールに乗る。太いところは1回転で長く進むから、うまく曲がれるんだ。

✅ ここで終わってもOK外がわは太いところ、内がわは細いところで転がる。だから、長さのちがうレールの上でも曲がれる。

🗣️ 話すなら|なんで、車輪もレールも鉄なの?小学生〜

「車のタイヤはゴム。でも電車は、車輪もレールも鉄だよね。鉄どうしだと、ゴムのタイヤより、転がりやすいと思う? 転がりにくいと思う?」

ビー玉を、つくえの上と、タオルの上で、同じように転がしてくらべてみよう。かたい面の上では遠くまで転がり、やわらかくてへこむ面の上では、すぐに止まる。

鉄の車輪と鉄のレールは、かたくてほとんどへこまない。だから転がるときのじゃまが小さくて、一度走り出すと、少ない力で進み続けられるんだ。いちばん長い貨物列車なら、10トントラック65台分の荷物を運べるよ。そのかわり、鉄どうしはすべりやすいから、止まるのに長い道のりがいるんだ。

✅ ここで終わってもOK鉄の車輪は、よく転がるから、たくさん運べる。そのかわり、すぐには止まれない。

🗣️ 話すなら|走っている電車から、電気を作れる?小学校高学年〜

「電車は、電気でモーターを回して走るよね。じゃあ反対に、走っている電車から、電気を作れると思う?」

電車はブレーキをかけるとき、モーターを発電機として使うんだ。車輪の回る力で電気を作ると、そのぶん電車はおそくなる。できた電気は、上の電線(架線)に戻って、近くを走るほかの電車が使う。これを回生ブレーキというよ。

✅ ここで終わってもOK電車のブレーキは、止まる力で電気を作って、ほかの電車に分けている。

🗣️ 話すなら|鉄の車輪は、速いのと坂道と、どっちがとくい?5さい〜

「鉄の車輪とレールの電車は、速く走るのと、急な坂を登るのと、どっちがとくいだと思う?」

とくいなのは、速く走るほう。よく転がるから、新幹線みたいに速く走れる。にがてなのは、急な坂。すべって登れなくなるからね。箱根の登山電車は、車輪とレールだけで、とびきり急な坂を登る。もっと急な坂では、歯車をレールにかみ合わせて登る電車もあるんだ。

✅ ここで終わってもOK鉄の車輪は、速く走るのがとくいで、急な坂がにがて。