9月17日はモノレール開業記念日｜モノコードとバイメタルへ

モノレールの「モノ」と、バイメタルの「バイ」。言葉の小さな部分に注目すると、乗り物の話から理科の実験道具へつながります。9月17日の朝は、名前を手がかりに、何を一つ、何を二つと数えているのか考えます。

03:21頃から｜東京モノレールが開業した日

授業前の話題は、モノレールの開業記念日でした。東京モノレールの会社案内の沿革（PDFの6枚目）では、1964年9月17日に営業を開始したことが確認できます。同年の東京オリンピックを前に、羽田空港と都心を結ぶ交通機関として開業しました。

授業では、ここから「モノ」「バイ」を含む言葉へ話が広がります。以下ではモノコードとバイメタルを取り上げ、実験条件の整理を編集補足として加えます。語源からの連想は入口に使い、道具の仕組みはそれぞれ確かめましょう。

一本の弦でも、比べられる条件は複数ある

モノコードは、弦の振動を使って音を調べる道具です。実験用には二本の弦を備えたものもありますが、ここでは一本の弦に注目します。「モノ」は一つを表す言葉の要素です。授業でも、弦の長さや太さ、張り方によって音の高さが変わる話が出てきます。和歌山県立向陽高校のモノコードを使った研究でも、張力や弦の線密度と振動数の関係を調べています。

例えば弦の長さと音の高さを比べたいなら、同じ弦を同じ強さで張り、振動する部分の長さを変えます。弦の太さも張る力も同時に変えると、音が変わった原因を一つに決められません。一本の弦に注目することと、実験で変える条件を一つにすることは、別々に確認する点です。

記事用の実験条件図。

二つの金属を組み合わせる、バイメタル

「バイ」は二つ、「メタル」は金属。温度制御機器メーカー・旭計器の解説では、熱膨張の異なる二つの金属を一つに張り合わせたものがバイメタルです。同じ温度変化でも伸び縮みの程度が異なるため、組み合わせた部分が曲がる性質を利用します。

この動きを電気回路の接点に伝えると、温度に応じて回路を開閉できます。ここで比べているのは、温度変化による伸び縮みです。熱の伝わりやすさや、電流の流れやすさも金属の性質ですが、それぞれ異なる量です。

「この金属のほうが大きい」とだけ書かず、「同じ温度変化でどれだけ伸びるか」「同じ寸法の導線で電気抵抗がどう違うか」のように、比べる量と条件を添えてください。覚えた金属の並び順を、別の性質の並び順へそのまま使わないことが、資料問題を読むときにも役立ちます。

言葉から、仕組みを説明しよう

バイメタルはどちらへ曲がる？｜長くなる金属と内側・外側の関係もあわせて確認できます。