つるすモビールの遊び方
- モビールを選び、カードで飾りの質量と位置を読み取ろう。
- 下から始めよう：つり合った下のモビールは、糸を結んだ点に全体の質量をもつ 1 つのおもりとしてはたらきます。
- いちばん上の棒の重心 x_cm = Σm·x ÷ Σm、またはそれを結び目に合わせる飾りを求め、「手を離す」を押そう。
- 緑の印を見よう：結び目の真下にあれば棒は水平、そうでなければその側へ傾きます。
モビールが水平につり下がるのはなぜ？
糸でつるした棒は、重心が結び目の真下にくるまで回ります。結び目がちょうど重心 x_cm = Σm·x ÷ Σm にあれば、棒を回すものはなく、棒は水平につり下がります。モビールはこのような棒が次々とつり下がったものです。コツは下から順に考えることです。下のモビールがつり合えば、その中のすべては、糸を結んだ点で全体の質量をもつ 1 つのおもりのように糸を引きます。上の棒にとって、下のモビール全体は 1 つのおもりにすぎません。同じ考え方で、部分からできたどんな物体の重心も求められます：各部分を、それ自身の重心に置いたその質量に置きかえればよいのです。
学習に絞ったモデル
棒は軽くて変形せず、飾りは結んだ点からつり下がる点状のおもりとし、つり合った下のモビールは結び目に全体の質量としてはたらきます。いちばん上の棒の重心が結び目から 0.5 cm 以内なら、棒は水平に保たれます。そうでなければ、棒は静止状態から結び目のまわりに θ = ½·α·t²（α = M·g·d ÷ I）で回り、20° 傾くまで描きます。その瞬間は正確に求めます。実時間で進みます。