【生徒作品】『変化球とマグナス力』（新中1　K・Yくん）

これはどのような作品ですか？

ボールが変化するのは、マグナス力という力が関わってるということを説明する作品です。

どうしてこの作品をつくりたかったのですか？

なぜボールが変化するのか、気になったからです。

作品づくりで楽しかったことは何ですか？

マグナスコップの実験です。

作品づくりで難しかったことは何ですか？

マグナス力について理解することです。

作品作りを通して学んだことは何ですか？

目に見えないものについて考えることの大切さです。

次に活かしたいことや、気をつけたいことはありますか？

発表の際、身振り手振りをもう少し増やしたいです。また、正しく理解するために、自分で資料を見て調べたいです。

来年、研究したいことはありますか？

ゲームの仕組みです。

この作品を読んでくれた人に一言

聞いてくださって、ありがとうございます。

皆さんは、キャッチボールをしたことはありますか？　僕は、放課後に、友達と、たまにキャッチボールをします。それから、よくテレビで、野球中継を見ます。その中で、投手が変化球を投げるのを見て、どうやったらボールが曲がるのか、疑問に思ったので、研究したいと思いました。

ボールを変化させないで投げた時、ボールには、あらゆる方向から、ほぼ等しい空気の圧力が加わります。これを、気圧といいます。しかし、それらの力が、お互いにほぼ釣り合ったまま、空気の中を進むので、ボールの進む方向は、変化しません。ボールに回転を加えると、ボールの周りの気圧に差ができて、進む方向が変化します。もし、自分から見て、右回りに回転を加えてボールを投げたとしたら、右側の空気の流れが速くなり、左側の空気の流れは遅くなります。空気は、流れの速い側では、気圧が低くなり、空気の流れの遅い側では、気圧が高くなる性質があります。その結果、ボールは、気圧の高い方から低い方に押されて、右側に曲がります。このように、ボールが回転することによって、周囲の空気の流れを変えて、その反作用としてボールが受ける力を、マグナス力といいます。マグナス力は、ボールの回転が速くなるほど大きくなり、速度が速くなるほど、大きくなります。

ぼくは、マグナス力を利用したマグナスコップを作り、実験をしました。プラスチックのコップ2個の底面どうしを付けて、テープでとめます。そして、輪ゴムを6個ぐらい繋げます。それを、マグナスコップのつなぎめのところで、手前側から奥に向かって、下回りに2回まわし、よく伸ばしてから放すと、発射されたコップが、空中で浮き上がります。

コップが浮き上がる原因は、「バックスピン」です。バックスピンとは、コップの上面が、進行方向と逆向きに向かう回転のことです。コップは、空気の力を受けない限り、重力の影響を受けて、放物線をえがいて自然に落下します。一方、強いバックスピンがかかったコップには、上向きにマグナス力がかかります。そのため、コップは、重力に逆らって浮き上がるのです。一流の投手のストレートは、打者に浮き上がってくるように感じられ、「伸びがある」などと言われています。伸びを生む原因は、マグナスコップの実験と同じ、「バックスピン」です。通常、上手投げの投手がストレートを投げると、自然にバックスピンがかかりますが、ストレートは、上向きのマグナス力によって、重力をある程度打ち消して、真っ直ぐに近い軌道を進む球なのです。

カーブボールは、代表的な変化球の一つです。カーブボールは、縦や斜めに鋭く曲がります。ボールには、バックスピンの逆の、「トップスピン」という回転がかかっています。トップスピンとは、ボールの上面が、進行方向と同じ方向に進む回転です。すると、マグナス力が、下向きに働き、ボールは急激に落ちます。投げる時に、手首の向きを変えることで、斜めに変化させることができます。

マグナス力を利用したマグナス風車が、新型風力発電として、開発されています。普通の風車の羽はプロペラ型ですが、マグナス風車は、パイプ型です。風が吹くと、それぞれのパイプが回り、マグナス力が働きます。そうすると、風車の羽根全体がより速く回り、より多くの電力を生み出します。

僕は、この研究を通して、ボールが変化する理由には、マグナス力が関わっていることを知りました。また、今回の研究では、空気の持つ力について理解するのが難しかったです。なぜなら、空気は、目に見えないから、イメージがしにくいのです。しかし、実験をしてみて、空気の働きについて感じることができました。これからも、目に見えないものについて考えることを、大事にしていきたいです。

これで発表を終わります。ご清聴ありがとうございました。