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目次

自転車のなぜ 物理のキホン!

自転車のなぜ 物理のキホン! (ぐるり科学ずかん)

  • 大井 喜久夫(文)/ 大井 みさほ(文)/ 鈴木 康平(文)/ いたや さとし(絵)
  • 自転車にはたらく「力」の秘密
  • 第0章 自転車にはたらく「力」ってなんだ?
    • 動いているときにはたおれない
    • 地球がものをひっぱる
    • 速く、楽に進む
    • 力と運動
    • 力のもとはエネルギー
  • 第1章 自転車をはかる
    • 自転車の大きさをはかる
    • これがぼくの自転車だ/大きさ(長さ)をはかる道具/直線の部分をはかる/曲線の部分をはかる/タイヤに書かれたなぞの数字/家族の自転車をくらべてみる/ノギスを使って、もっとくわしくはかる
    • ●車輪ひとまわりぶんの長さ(円周と円周率)
    • ●タイヤの「呼び寸法」と、標準的な空気圧
    • 自転車の重さをはかる
    • 重さをはかる方法/前とうしろの重さをくらべてみる
    • 重さと重力
    • ガリレオ・ガリレイの実験/なぜ木からリンゴが落ちるのか?−万有引力の法則/ものの重さと力をくらべる/力のベクトル:力の大きさと向きの関係
    • ●質量の単位と力の単位
    • 自転車と重心
    • 重心ってなんだ?/自転車の重心をさがす/重心の場所を知ると…
    • ●重心の調べかた
    • ●単位の話
  • 第2章 自転車に乗る
    • ニュートンの運動の三法則
    • 「慣性の法則」(第1法則)/「運動の法則」(第2法則)/「作用・反作用の法則」(第3法則)
    • 自転車を動かす
    • 自転車を押して歩く/自転車にまたがる/ちょっと走ってみよう
    • バランスをとる
    • たおれないのは、なぜ?/自転車でバランスをとる(1)/自転車でバランスをとる(2)/ダイナミックにバランスをとる/速さと安定
    • ●赤ちゃんの成長とバランス
    • ●どっちがむずかしい?
    • ●かたむく前輪
    • 地面をけって進む
    • 作用・反作用/身近にある作用・反作用
    • ペダルをふんで進む
    • 進むのは、まさつの力/まっすぐに走ってるつもりでも…
    • ブレーキをかける
    • ブレーキのしくみ
    • ●慣性と慣性力
    • カーブをまがる
    • 「遠心力」
    • ●自転車の合図をおぼえる
    • ●パスカルと圧力
  • 第3章 自転車の構造Ⅰ
    • かんたんにスピードがでる不思議
    • 車輪の発明/初期の自転車/歯車を組みあわせる/ギア比/フリー・ホイール/自転車の速度とペダルの回転数/道路の状態とペダルのこぎかた/移動するものの時速を比較する
    • ●ひとこぎ、約5メートル
    • ●ピストバイク
    • ●ローラー・チェーン
    • 坂道をらくらくのぼる不思議
    • 変速機/ギア比とペダルの重さ/「仕事の原理」/ギア比のちがいと仕事の原理
    • 軽い自転車が人をささえる不思議
    • 車体のフレーム(骨組み)/ダイヤモンドフレーム/車輪(ホイール)/軽くて風の影響も受けにくい/車軸をささえる/スポークにくわわる張力
  • 第4章 自転車の構造Ⅱ
    • 小さい力で自転車を動かせる不思議
    • てこの原理/クランク:ペダルの力を伝える/ハンドル:進む方向を変える/ブレーキ:スピードを落とす
    • ●身近にある、てこを利用した道具
    • ●力のモーメント
    • 自転車が安定して走る不思議
    • 速さと向きをたもとうとする性質/かたむいたまま、カーブしながら進む/前輪のかたむきと、ハンドル/遠心力のはたらきと自転車/遠心力は「見かけの力」/ずれた進行方法をもとにもどす
    • ●バランスと遠心力
    • 疲れずに乗り続けられる不思議
    • 走りながら休む/ボールベアリングで、回転運動をスムーズに/衝撃をやわらげる、タイヤとチューブ/タイヤの空気圧/自転車のかたちと快適な乗り心地/快適な乗り心地を提供するサドル
    • ●バルブ−逆流防止のしくみ
  • 第5章 自転車の運動とエネルギー
    • 自転車のスピードをあげる
    • 自転車が同じスピードで走る/速さをふやす/立ちこぎとけんけんのり
    • ●速さがふえること−ニュートンの考え
    • 仕事と運動エネルギー
    • 「仕事」をすると運動エネルギーになる/仕事と運動エネルギーの単位
    • ●力をつくりだして仕事をするエネルギー
    • ●運動エネルギーの大きさを調べてみた
    • ブレーキとまさつ、熱
    • まさつの力を利用する/ブレーキによる速さの変化/急ブレーキに注意!/カロリーからジュールへ−熱エネルギーの単位
    • ●まさつの熱で火をつける
    • ●熱もエネルギー
    • ●ジュールの実験
    • 坂道を自転車でくだる
    • 重力と抗力/高さと位置エネルギー/位置エネルギーと運動エネルギー/熱エネルギーへの変化/「エネルギー保存の法則」
    • ●あそびながら位置エネルギーを感じてみよう
    • ●位置エネルギーをじょうずに使う
    • 坂道を自転車でのぼる
    • 丘の上まで自転車でのぼる/速くのぼる? ゆっくりのぼる?/重い自転車と軽い自転車
    • ●仕事率
    • 自転車にはたらく抵抗
    • 自転車がだんだんおそくなる/走り続けるときの力/1 伝動損失(まさつ抵抗)/2 タイヤのころがり抵抗/3 空気の抵抗/3つの抵抗の大きさをくらべる/大きさ・重さと3つの抵抗
    • ●はずむボールとタイヤの共通点
  • 第6章 エネルギーの不思議
    • 自転車は小さな発電所
    • ローラー発電機/ハブ発電機/発電の原理:「電磁誘導」で発電する
    • ●方位磁針で磁界を見る
    • ●大きな発電機の構造
    • 電動アシスト自転車
    • モーターが人の力を助ける/モーターがまわるしくみ
    • 発電機がブレーキに!
    • 回生ブレーキ
    • ●さまざまな乗りもので使われる
    • 動きだしてからとまるまで
    • 乗りものを走らせるエネルギー
    • エネルギーのもと
    • ●電気をつくる
    • エネルギーの不思議
    • エネルギーの変身/エネルギーの総量/どれだけエネルギーを使う?
  • 大人のみなさんへ 各章のポイント
  • さくいん
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