金属の弾性と塑性を簡単に実験できる教材

金属の性質の中で,加工上重要な役割を果たす弾性と塑性。その性質を理解させるための簡単な教材です。また,熱処理を行った前後での性質の比較や,プラスチックなど他の材料と金属との比較などにも活用することができます。技術室にある廃材を組み合わせるだけで簡単に製作することができます。


1.簡易弾性・塑性実験装置


金属試片(例えば弓のこの刃)をスイッチにして,金属の変形の様子を電球の点灯による確認する(図1)。また,荷重によって変形した様子をTPに写し,OHPなどで投影する。試片に熱処理前後の金属や,プラスチック材を利用することもできる。また,クリップで側面に定規を固定すれば,荷重による変形量を定量的な把握することができる。

2.展開

(1)断片的な知識:



金属の変形する様子から,弾性と塑性という言葉を知る(図2)。

(2)概念の認識:

スポンジや粘土による具体的な例を用いて,弾性や塑性という概念を認識する。

(3)関連づけ:



2つの性質を荷重の大きさによって関連づけ,荷重が少ない時は弾性変形し,荷重が限界を超えると塑性変形をはじめることをグラフから理解する(図3)。

(4)応用:

例えば,金切鋏による切断や,折り曲げなどの作業を行わせ,弾性と塑性という性質が板金を加工する上でどのように影響するか考えさせる。

戻る