磁石カタツムリの読者ガイド




オリバ・ライト先生から:子どもたちに磁石カタツムリ:マギーとマグナスの冒険の絵本を読む際に参考になるように、以下に補足説明・本の取り扱いヒント・実験のご提案を用意しました。実験に掛かる費用ですが、家にすでにあるものを利用しながら、0円から数百円でできます。子どもの年齢に応じて、安全対策を十分取ってください。 それぞれの説明の後、なぜその科学が世の中では大事なのかが書かれています。二冊目の本の読者ガイドはこちらのリンクにクリックしてください:マギーとマグナスと山賊カタツムリ

磁石カタツムリ:マギーとマグナスの冒険




子供の年齢によりストーリーを何日間に分けて読む必要がある可能性があります。この絵本の自分で読むことはできる年齢は7-10歳くらいと考えられますが、大人と一緒に読むと 絵本に書いていない説明も出きて、さらに深い理解が得られます。年齢が5歳以下のときは、本文を全部子どもに読む必要はなく、 話を省略するのはいい方法だと思います。また家の中でできる簡単な実験により、原理も子ともたちに直接見せることができます。

この絵本の中で力学の話がでてきます。2冊目の磁石カタツムリ2の 本を読む前にこの1冊目の本を読んだ方が子どもたちの理解・興味に繋がります。以下のページのご説明にご参照ください。 先に本の内容をそのまま楽しみたい方は以下のテキストを絵本を読んでからこのページをご参照ください。
CONTENTS

1. ページ1-6: 磁石のN極とS極がくっつく、同じ極は反発する。
磁気カタツムリの殻のNとSの部分は引き付けられますが、NとNまたはSとSは反発します。どうしてこうなるのでしょうか?これは基本的に、磁石を構成する鉄、ニッケル、コバルトなどの原子の特性です。これらの特殊な原子は、磁場(磁界)と呼ばれる、それらの周りに影響を与える場を生成します。 「場」とは、ある原子が別の原子に触れずに押したり引いたりする空間の領域です。

磁石と同じように、各原子には北極(N)と南極(S)があります。こまを考えてみてください。こまは磁石に少し似ていますが、こま同士が距離が近づくと引き付けられるようなことはありません。磁石のN極とS極は、こまの上下のようなものです。こまは上から見ると例えば時計回りに回転しているのに対し、下から見ると反時計回りに回転しているのがわかります。したがって、こまにも2つの「極」があります。実際、原子内の電子は小さなこまのよ​​うなものであり、外部「磁場」を生成するのは原子内の回転する電子です。

すべての原子には電子がありますが、鉄のような一部の原子だけが、原子を磁性にする電子配置の不均衡性を持っています。

N極はS極を引き付けるため、磁性原子を1つにまとめると、本の3ページの図のように、すべての原子が同じ方向を向くように一列に並ぶ傾向があります。目に見える普通の磁石は、小さな原子磁石の集まりにすぎません。

鉄は、そのすべての原子がごちゃ混ぜになってさまざまな方向を向いている場合、磁石ではありません。 1ページと同じように、マグナスは磁石ではない小さな鉄片を引き付けることができます。これは、マグナスの殻の磁場がこれらの小さな鉄片の原子を整列させ、一時的な磁石に変えて引き付けることができるためです。

5ページでは、カタツムリが相撲をしているのを見ることができます。したがって、磁石を使用して引き付けたり反発したりすることができます。

2つの同じ極が反発するのは、圧縮されたばねに似た状況です。手放すと、それぞれのカタツムリが互いに押しのけられる磁気カタツムリ相撲のように、バネが伸びます。 N極とS極を引き付けるのは、引き伸ばされたばねに似ています。あなたが手放すとき、ばねは縮みます。

試してみよう!  磁石で遊べるゲームはたくさんあります。 2つの冷蔵庫に貼られた磁石シートを使うだけで、磁石が引き付けられて反発することを確認できます。 これらの磁石はフェライト磁石と呼ばれます。

ちょうど良いゲームはマグネット魚釣りゲームです。 はがきをいくつかの魚の形に切り、その口のあるところに金属製のペーパークリップをつけてみましょう。 次に、ひもの先に磁石をつけて魚を捕まえることができます。

紙の台を使用して、台の下側にある1つの磁石を動かすと、上側にある別の磁石がこっそりと動くようにすることもできます。

ネオジム磁石のように非常に強力な磁石もありますが、2つのネオジム磁石を一緒に使うと強く跳ねて指をはさむ可能性があるため、安全ではありません。これらの強力な磁石は小さなお子様とは使用しないように注意してください。

世の中では? 磁石はなぜ大事なのかということですが、磁石がなければ電気自動車やハイブリッドカーも発電所も動かないし、コンピューターのメモリーも動きません。掃除機のモーターも動きませんし、病院でMRI検査もできません。

2. ページ7-8: 磁場を見る。
上に書いてある「磁場」を見えるようにする方法は磁石カタツムリの鉄祭りと同じ方法です。鉄くずは磁場の力の方向に揃いますので、自分の目で磁場を「見える」となります。

試してみよう!  鉄祭りを再現するには、棒磁石と鉄くず、つまり砂鉄を購入します。砂鉄はインターネットの通販サイトで売っています。 科学実験用のものがあればお勧めです。 まず、砂鉄を一枚の紙にまき散らします。 次に、磁石を一枚の紙の下に置いて、本の7ページと同じパターンを見ることができます。 紙の上に磁石を近づけても大丈夫ですが、磁石から砂鉄を取るのは大変です!

世の中では? 磁場線は、産業で使用される磁石の設計と最適化に必要です。 地球自体は大きな磁石であり、北極(North Pole)と南極(South Pole)があります。 (しかし、地球の北極は実際には地球の磁石のS極になります!) 渡り鳥も磁場の強さで生まれ故郷に帰ることができます。

3. ページ25-26: 表面張力。
液体分子間の引力は、表面張力として知られる現象です。 表面の水分子は、その周りが全て水分子に囲われているわけではないので、表面で互いにくっつこうとし、表面積を減らすようにできるだけデコボコをなくそうとします。 これにより、表面の「膜」が形成されます。 水面に形成されるぴんとした肌のような膜を考えてください。 科学的な言葉は「表面張力」です。

これにより、マグナスが25ページで気づいた効果が発生します。ユリの葉が水位の下に少し沈み、水の肌がそれを保持します。

また、水滴が丸くなる原因にもなります。 グラスに水を注ぐと、25ページとは逆の効果が見られます。 水は、表面張力によって保持されたガラスの上部のレベルより上に注ぐことができます。

表面張力により、昆虫は水面を走ることができます。

試してみよう!  ガラスのコップの水面に2-3cm長さ程度の金属製のペーパークリップを浮かべることはできますか? ペーパークリップの鋼は水よりも密度が高いですが、 水の上に注意深く置くと、表面張力によってクリップが保持されます。 成功するにはまずグラスにちょうど水を一杯にして、ガラスの縁と平行の向きにペーパークリップをゆっくり水平方向にガラスの横から水の上に載せます。 成功すると「やった!」という気分になります!

浮いているときは、カタツムリのスイレンの葉のように、その一部が平均的な水位より下に沈みます。 季節が良ければ、池や川に行って、水の上を走っている虫も見つけてみてください。

もう1つの実験は、グラスが溢れることなく、グラスに注意深く注ぐことができる水量を確認することです。 水が溢れる前に、思った以上に入れることができるはずです。

世の中では? 表面張力は、水に浮く昆虫にとって重要であるだけでなく、食品や医薬品を検査したり、表面張力を低下させる洗剤を開発したりするためにも重要です。

4. ページ37-38: セーリングの原則 。
帆船は、布または同様の薄い材料で作られた大きな帆を備えた風力発電の船です。 帆にかかる風の力でボートが動きます。 帆船にはキール(竜骨)とよばれる部材があります。これは、帆船の底から魚のひれのように水中に突き出た平らな羽です。 ボートが風によって横に吹き飛ばされるのを防ぎ、風に直接逆らうことなく風上を航行することができます。 セーリングの仕組みは非常に興味深く、非常に複雑です。 帆、ボート、キールの形状、ボートの重量配分、風の強さ、ボートの向き、舵の位置、ボート上の船員の位置、これらはすべて重要です。 マギーとマグナスはあき缶のボートを見つけ、奇妙な形の帆を作りました。 空き缶のボートはキールが付いていません。 ですから、あき缶は風下に直接吹き飛ばされます。 幸いなことに、彼らはなんとか安全に到達することができます。

試してみよう!   あらゆる種類の非常に単純な帆船を作ることを楽しむことができます、そしてお風呂でそれらを試すことさえできます。 折り紙の帆船はいかがですか、またはワインのコルク栓、つまようじ、紙で帆船を作るのはどうですか? もちろん、おもちゃの帆船を買うのもとても楽しいです。 (つまようじはとがっているので、先の部分を切って、安全にしてから遊んでください。)

世の中では? スポーツの世界ではセーリングは依然として非常に重要ですが、グリーンエネルギーのみが許可される将来の世界で使用するためにカーボンニュートラルなセーリングシステムが現在開発されています。 風が帆とどのように相互作用するかを理解すれば、風車や飛行機なども理解できます。