1852年にエリシャオーチスによって発明されたエレベーターは、さまざまな興味深い科学原理を示しています。 モデルエレベーター科学プロジェクトは、学生が重力、滑車、釣り合いおもりなどの現象を理解するのに役立ちます。 また、エレベーターはアイザックニュートンの第2運動法則を説明することができます。 この法則によれば、力が物体に作用すると、それは加速します。
シンプルボックスエレベーター
シンプルなモデルのエレベータは、テーブルの上にある段ボール箱に取り付けられた長い紐を使用して作成できます。 ボックス上部の中央に小さな穴を開けて、ひもを挿入します。 紐が穴から出ないように、箱の内側の結び目で結ぶ必要があります。 ストリングは、テーブルの反対側からエレベータを上下させることができるように十分な長さである必要があります。 エレベーターのドアのように、2つのフラップだけが残るように、2つのフラップを切り取ります。 1人の生徒はテーブルの反対側に行き、ひもを持って、もう1人の生徒はボックスをテーブルから降ろします。 生徒は交互にエレベーターを上げ下げすることができます。 このプロジェクトは、学生がエレベーターの上下の動きを理解するのに役立ちます。 重力が物事を引き下げるので、エレベーターを下げるよりも上げる方が力がかかることを生徒に説明します。
スピンドル付きエレベーター
すべてのサイエンスフェアプロジェクトでは、スピンドルとカウンターウェイトを使用してエレベーターを作成する方法について説明しています。 釘を使って合板の上部に4つのスピンドルを取り付けます。 スピンドルを上部に均等に配置し、左から右に「a」、「b」、「c」、「d」のラベルを付けてください。 左の2つの上部スピンドルの下の合板の下部にさらに2つのスピンドルを取り付け、これらの「e」と「f」に左から右にラベルを付けます。 上部スピンドルと下部スピンドルの間に少なくとも3フィートのスペースが必要です。 エレベータかごとなる小さな段ボール箱の上部と下部に1本の紐を結びます。 下の弦は、スピンドル「f」、「e」、「a」、「b」の順にループする必要があります。 そのひもを箱の上部に取り付けます。 もう一方の弦は「c」と「d」の周りをループし、ルーズエンドは合板の右側にぶら下がるカウンターウェイトに結び付ける必要があります。 スピンドル「a」を回すと、エレベータかごが上下します。 カウンターウェイトは、ボックスカーの重量のバランスをとるために使用されるため、ボックスカーは簡単に上昇し、地面に落ちません。
ボックス内のボックス
大きな箱を建物として機能させ、小さな箱を建物のエレベーターとして機能させます。 小さい方の箱の上部に2つの小さな穴を開け、ひもを挿入します。 箱の内側の紐に結び目を作り、すり抜けないようにします。 大きな箱の上部の内側に2本のUボルトを取り付け、箱の外側の上部にナットで固定します。 小さい箱の車が大きい箱の側面にぶつかることなくぶら下がることができるように、Uボルトを均等に配置するようにしてください。 Uボルトにロープを通し、一方の端を小さい方のボックスのストリングに取り付け、もう一方の端をカウンターウェイトに取り付けます。 ボックスカーに小さな物体を置き、さまざまなカウンターウェイトを使用して、エレベータをスムーズに動作させるための最適な組み合わせを見つけます。 Fun Stuff My Dad Makesによると、このモデルは、内箱が地面にぶつからないようにするために必要なカウンターウェイトの重要性も示しています。
プーリーシステム
プーリーは、フレームに保持された車軸に取り付けられた小さなホイールを使用して作成できます。 複合滑車は2つの滑車で構成され、滑車は複数の滑車が連動して構成されます。 出入り口またはガレージの木製の梁に複合滑車を取り付けます。 おもちゃ、ブロック、砂で満たされたバケツを滑車のロープに取り付けることができます。 ロープの自由端を使用して、バケツを地面から持ち上げてみてください。 滑車システムを使用して同じことを試し、結果を比較します。 滑車は、何かまたは誰かを持ち上げるのに必要な力の量を減らすのを助けるために使用されます。 これは、滑車なしで何かを持ち上げるのが難しいことを意味します。