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トンネルは、なぜアーチ型なの？
小学6年生の娘に「トンネルは、どうしてアーチ型をしているの？」と、質問されたのですが、うまく説明できません。四角よりアーチ型のほうが、上方からの力を分散できることは、厚紙などで実験出来ますが、もう少し詳しく小学生にもわかる、力学の説明がしたいです。どう話したらよいでしょうか？
- tono21
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- kuma56
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ニワトリの卵を例にしてみてはいかがでしょうか？ 普段何気なく割っている卵の殻も、意外な強さを発揮する事があります。 卵の殻は、虫などの外敵から中身を守る役目もあります。 しかしあまり硬すぎると、中からひよこが出てこようとしても、割れなくて困ってしまうでしょう。 でも逆にやわらか過ぎると、親鳥が暖めているうちに、うっかりつぶしてしまうかも知れない。 では硬くなく丈夫な物にするにはどうしたらいいのだろう。 その結果、ちょうどいい硬さの殻を外からの力に対して丈夫な形に、する事によって進化？してきた。 その形が卵のような丸い形。 (実際に卵を持たせて、縦方向に指の力だけで割らせてみれば、かなり力を入れないと割れないのが判ると思います。) トンネルの場合も、常に山の土が上からかぶさっているので、凄い重さがかかっています。 それに耐えるにはやはり、丈夫な形にしたほうがいいので、卵にヒントを得て丸い形になっている。 ・・・・こんな感じではどうでしょうか？？ 力学的な説明をするには、子どももそうですが、説明する側もかなり学ばないといけないでしょうから、身近な例に例えてみてはいかがでしょうか。
お礼
卵を使っての説明を私も考えていました。四角い卵があるといいんですけどね。身近な例をもう少し考えて見ます。ありがとうございました。
- yusuke0112
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実はアーチ型のほうが力を分散できるのです。トンネルなどの場合には、上からだけでなく、横からの圧力も考慮しなければならず、このようにどの方向からの力も分散できるのがアーチ型になるからです。 参考ＵＲＬに詳しく説明してあるサイトをご紹介しますので、参照されてみてください。
お礼
的確な回答ありがとうございました。紹介していただいたサイトとても参考になります。
お礼
観点を変えて説明することもを思いつきませんでした。ありがとうございました。