子どもへのプレゼントにどうですか?自作もできる「スターリングエンジン」は理科の要素が盛りだくさん!

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こんにちは!山猫の雑記ブログ管理人の山猫です。

今回の記事は、子どもに「理科」が好きになってほしいと思っている保護者の方や、「理科」が嫌いなまま大人になってしまった方向けに書いています。。

今回のテーマは「スターリングエンジン」というもの。エンジンと名前がついているので、ガソリンや軽油などの燃料を燃やして回転させるのかな?と思いますよね。。

でも、子どもにガソリンや軽油など、ボンボン燃えるものを使わせるわけにはいかないし、そもそも危なすぎます。(最悪、家が無くなってしまうかも。。)

今回ご紹介するスターリングエンジンの、力の元は、コップに入れた「お湯」。

コップの「お湯」の温度と、周りの空気の温度の差を利用して、回転力を生み出す「エンジン」なのです。

まずは、スターリングエンジンが回っている所を見てみましょう!

文章で書いても、なんだそれ?という感じでしょうから、実際に回っている所を動画で見てみましょう!


朋優学院高等学校 理工学部さんが作成した動画がとってもわかりやすかったので、埋め込みさせていただきました。

エンジンの回転の元になっているのは、コップに入れたお湯。

スターリングエンジンは、エンジンの下側と上側の温度差があれば回転します。温度差が大きければ大きいほど、力強く回転します。

スターリングエンジンの仕組み

 

子ども猫
子ども猫

ねえねえ。スターリングエンジンってなんで回るの?

山猫
山猫

そうだなあ。子どもが理解するにはどうすれば良いかな?

まず大事なことは、空気は温めると膨らむ(膨張)そして冷やすと元に戻るという事。

スターリングエンジンは、ピストンの中の空気の温め、冷却を繰り返しているんだ!

子ども猫
子ども猫

うーん難しすぎる。。

 

山猫
山猫

とりあえず、買ってあげた、スターリングエンジンの模型をよーく観察してご覧。まずは起こっていることをよく観察して、それからなんでこんな風に動くんだろうと考えてみたらどうだろう!

 

子ども猫
子ども猫

よし。やってみる!

という事で、まずはスターリングエンジンがどうやって動いているのか、観察することにしました。

子どもへのプレゼントに最適。コップの上に乗せるスターリングエンジン

山猫が選んだスターリングエンジンの模型がこちら。。


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金色のフライホイール(金属の輪)が美しい、スターリングエンジン。紅茶やコーヒーのカップに乗せて使います。

※ カップに乗せる部分の直径は100mm ほとんどのマグカップや紅茶カップの上に乗せる事が出来ます。

スターリングエンジンには、パワーを伝える小さなピストンと、加熱、冷却を制御する大きなピストンがあるのですが、この模型では、2つのピストンがどのように動いているか、観察することが出来ます。

温かいお湯を入れたカップにこのスターリングエンジンを載せるだけで、回転を始める(最初にちょっと手で回してあげる必要がありますが。。)

そして、お湯がぬるくなると、回転がゆっくりになって最後に止まってしまいます。

子どもが興味を持って、回転する理由を聞いてきたら大成功!その時、親が回転する理由を説明できればなお良いのですが。。(それが意外と難しい)

スターリングエンジンについて書かれた本もあります。

スターリングエンジンについて書かれた本は、何冊かあるのですが、子どもが読めそうな物は見つかりませんでした。。

大人向けの本の中で、比較的読みやすいなと思ったのがこの本

スターリングエンジンの仕組みから、自作の方法まで書かれています。この本が読めるのは中学生以上かな・・・小学生にはちょっと難しすぎると思います。

スターリングエンジンの自作が出来るようになったら大したものだと思いますよ!

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まとめ

今回は、ちょっと理科っぽいおもちゃ、スターリングエンジンの模型をご紹介しました。

模型としても良くできています。回転数で飲み物の温度が大体分かるので、熱い飲み物が飲めないお子様の場合は、冷めたのが分かるインジケータとしても使えます。

山猫は、今までもちょっと理科っぽいプレゼントを定期的に子どもに贈っています。

これで、理科に興味を持ってくれれば良いのですが。。

以上最後までお読みいただきありがとうございました。

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