地震警報器を作ろう

1. 改ページはマウスの左クリックを！ 発明クラブ活動体験交流会 地震警報器を作ろう ２０１２年２月２５日（土） １．地震と地震計の原理を学習しよう！ ２．磁石の性質と重心について学習しよう！ ３．地震警報器のしくみを知ろう！ ４．地震警報器をくふうして作ろう！ ５．地震警報器の感度を上げてみよう！ 北上市少年少女発明クラブ

2. 改ページはマウスの左クリックを！ 地震を起こす地球の構造は！ • 球の表面は、厚さ５～６０ｋｍほどのプレートと呼ばれる岩盤10数枚で地球の全表面を包んでおり、一般的に海洋プレートの厚さは数ｋｍで薄く、質量は大陸プレートより重い。 ◆ 地球表面のプレートは、地殻とプレート運動の潤 　　　滑剤のような役割をする上部マントルの一部で 　　　　　　構成され、そのそれぞれ が違う方向に、 　　　　　　　　　年間数cmの速さで移動している。 ６３７０km • プレートの移動によってプレート間に圧縮する力や引っ張り合う巨大な 力が働き地殻に歪が蓄積する。 ５１００km ２９００km • 地殻の歪が限界に達すると、瞬時に地殻の変動が起きて地震が発生する。 ５～６０km 地殻（固体） 上部マントル（固体） 下部マントル（固体） 外核（液体） 内核（固体）

3. 改ページはマウスの左クリックを！ 日本付近のプレートの動き！ ◆ マントルの対流によって上昇したマントルの一部が溶けたマグマ 　　が海底山脈からあふれ出て固まり海洋プレートがでる。 ◆ 海洋プレートは海底を年間数cmの速さで移動し続け、 　　やがて陸のプレートにぶつかり、比較的軽い物質 　　でできた陸のプレートの下に沈み込んでいく。 ◆ 日本は太平洋プレート、北米プレート、 　　ユーラシアプレート、フィリピン海プ 　　レートの4つのプレートが折り重なる 　　場所に位置しています。

4. 改ページはマウスの左クリックを！ プレート間で起きる地震のしくみ！ プレート間で発生するプレート境界型地震 • 日本列島の太平洋側の海底には、いくつもの海溝やトラフが連なっている。 • 海溝やトラフでは、海洋プレートが陸のプレートの下に沈み込んで、地殻に歪が蓄積するために、日本の太平洋側でプレート間地震が起こる。 津波の発生 • 海洋プレートが海溝やトラフに沈み込む際にいっしょに陸のプレートの先端部をひきずり込みこんで、陸のプレートに歪が蓄積する • 歪が蓄積した陸のプレートの先端部が跳ね上がって地震が起き、地震発生源が海底下の浅いところにあるため、津波も発生する。

5. 改ページはマウスの左クリックを！ 断層運動で起きる地震のしくみ！ プレート内部で発生する内陸地震 縦断層（正断層） • 断層運動による地震は、プレート運動による引っ張りや圧縮の力が大地に歪を蓄積し、歪が限界に達して岩盤が断層面を境にして急速にずれ動いて発生します。 • 縦ずれ断層の地震には正断層と逆断層があり、地盤が引っ張られたため、断層を挟んで、上側の地塊が下へ滑り落ちるのが正断層です。逆断層、圧縮されて上側の地塊がずり上がる場合をいいます。 • 横ずれ断層は水平面内で圧縮や引っ張りの力がかかり起きるのが横ずれ断層です。 縦断層（逆断層） 横断層

6. 改ページはマウスの左クリックを！ 地震波の種類と進み方！ 地震波の種類 　　音波と同じ疎密波の「P波」、ねじれ波の「S波」、地表を伝わる「表面波」 Ｐ波　（横波） 地震波の速度 Ｐ波 ８km/s 　Ｓ波 ４km/s 波の進行方向 振動方向 Ｓ波　（縦波） Ｓ波　（横波）

7. Ts 距離 (km)＝ ４ (km/s) × Ts (s) Tp 距離 (km)＝ ８ (km/s) × Tp (s) 改ページはマウスの左クリックを！ 地震波形と震源地までの距離！ 遠い 震 源 か ら の 距 離 近い 地震発生 到 達 時 間 最初の「カタカタ」がP波、「ゆさゆさ」がS波の揺れ

8. Ts Tp-s Ｏ Ｌ (km) Ｏ Ｐ 改ページはマウスの左クリックを！ 震源地の特定と震源の深さ！ ３つの点から震源までの距離を求めて、それぞれの点から球面を描くことで交点に震源があることが分かります。 距離 Ｌ (km)＝ ８ (km/s) × Tp-s(s) ① Ａ～Ｏ (km) Ｏ Ａ ③ ０～Ｐ (km) ① Ａ～Ｐ Ｌ(km) Ｐ

9. 北 西 東 南 改ページはマウスの左クリックを！ 地震計の原理と記録方法！ 東西動 南北動 • 振り子の玉にペンを結び付けておき、下に一定の速さで送られるロール紙を置いておくと、通常時は直線が描かれるだけです。 • 地震がくると、振り子を固定した支柱と紙は動きますが、振り子の玉についたペンは静止したままとなるため、ロール紙には、地震の振動とは逆向きの軌跡となる地震の波形が描かれます。 振り子の上端を持った手を左右に速く振ると、慣性の法則によって、振り子の玉は静止したままでいようとする。 上下動

10. Ｍ：±０ 1倍 Ｍ：＋１ 32倍 Ｍ：＋２ 1000倍 改ページはマウスの左クリックを！ マグニチュードと震度！ マグニチュードと震度のちがい マグニチュードとは？ 　マグニチュードは、地震を起こした箇所の地震エネルギーの大きさで、震度はその力で地面が揺れた大きさを表します。そのため震源地から遠くなれば揺れが少なくなり震度も小さくなり、同じ地震でも地域によって異なります。 　電気照明にたとえると、電球のワット数（lm ルーメン）がマグニチュードにあたり、明るさ（lx　ルクス）が震度にあたります。 　マグニチュードとは、断層運動によって放出される地震エネルギーの大きさを表すものです。 　マグニチュードが ０．２大きくなるごとに、エネルギーは約 ２、４、８、１６、３２倍と倍々となり、マグニチュードが１大きいとエネルギーは３２倍に、２大きくなると約１０００倍になります。 　マグニチュード ９ はマグニチュード ６ の 約 ３２０００倍になります。 日本では地震の大きさをマグニチュードで６つに区分して呼び、震度は震度０～７の階級とし、震度５と６を「強」「弱」に分けた１０階級に分類し、８つに区分して呼んでいます。 地震エネルギー の比較（面積比） 震度 マグニチュード

11. Ｓ Ｓ Ｎ Ｎ Ｎ Ｎ Ｓ Ｓ 磁石 磁石 Ｓ Ｓ Ｎ Ｎ S N S N 改ページはマウスの左クリックを！ 磁石のふしぎ と リードリレーの動き！ ① ③ 磁石をボルトに近づけると リードスイッチの動作 N Ｓ リードスイッチ ② 磁石をボルトから遠ざけると N Ｓ

12. 改ページはマウスの左クリックを！ 重心と力のベクトルを学んで・・！ 重心 ： 物体に働く力を合成して一つの力に 　　　　　まとめたとき、その力が集まる作用点 力（ベクトル）の合成 重心 右に引く力 重力 合成した力 （実際の力と方向） 体重を支える広さが 大きい方が安定 体の重心の 低い方が安定 重心を高くし、重さを支える広 さを小さくすると不安定になる

13. 改ページはマウスの左クリックを！ 地震警報器の動き方！ 地震警報器の動作は？ N S • 地震がくると地震警報器台が地面の揺れと一緒に揺れる。 • ビー玉は、慣性の法則によって静止したままでいようとする。 • ビー玉台ビスの上に乗せているビー玉は、ビスの上から転がり落ちる。 • ビー玉が転がると、その上に乗せている磁石をセットしたストローが下に落ちる。 • 磁石が下まで下がると、開放していたリードスイッチの接点が閉じる。 • リードスイッチの接点が閉じると、ブザーの回路が構成し、ブザーが鳴る。 リード スイッチ ブザー － 電池 ＋

14. 改ページはマウスの左クリックを！ 工作に必要な工具と材料は！ 使用工具・共用材料 工作材料

15. 4㎝ 7 ㎝ 10 ㎝ 14㎝ リード スイッチ 2.7 ㎝ ブザー 電池ケース （左） 電池ケース （右） 9㎝ 改ページはマウスの左クリックを！ 地震警報器の作り方 • ストロー(5φ)を10㎝に切り、両端にネオジューム磁石とボールチェーンを差し込む。 • センサー取付アクリル板を寸法通り曲げ、電気ドリルで4㎜のアクリル板取り付け穴をあける。 • ストロー（6φ）を7㎝に切りアクリル板に貼る。 • アクリル板を固定ビス(12㎜)で仮固定し、ストロー(5φ)を使ってビー玉の位置に印を付ける。 • アクリル板をはずし、警報器台に印を付けたビー玉の位置にビス(8㎜)を取り付ける。 • ブザーとアクリル板の右端と左端に電池ケースを固定し、リードスイッチは仮固定する。 • 電池ケース２個とブザー、リードスイッチの配線を図のようにし固定し、乾電池をセットする。 • 警報器台にアクリル板をビス(12㎜)で止める。 • 警報器台にビー玉止め合板をアクリル板側に寄せて両面テープで固定する。 • ストロー（5φ）を下に下げた状態にし、ブザーが鳴る位置にリードスイッチを本固定する。 ネオジューム 磁石 センサー取付 アクリル板 ブザー リード スイッチ ＋ ストロー （5φ） ボール チェーン ストロー （6φ） 電池 2個 ビー玉 ケース 2個 － ビー玉台 ビス（8㎜） ビー玉止め アクリル固定 ビス(12㎜） 警報器台

16. ネオジューム 磁石 センサー取付 アクリル板 ブザー リード スイッチ ストロー （5φ） ストロー （6φ） 電池 2個 ビー玉 ケース 2個 ビー玉台 ビス（8㎜） ビー玉止め アクリル固定 ビス(12㎜） 警報器台 改ページはマウスの左クリックを！ 警報器の製作のポイント • リードスイッチは、ガラス製品のため破損しないように扱いに注意する。 • 仮固定するアクリル板は、警報器台の底面からはみ出さないように。 • ビー玉台ビスは十字ドライバーの１号（小）で、アクリル固定ビスは２号（大）を使って固定する。 • ビー玉台のビスは、警報器台に対し正確に直角にねじ込むこと。 • ストロー(6φ)とリードスイッチの固定は、５㎜幅の両面テープで固定する。 • リードスイッチは、磁石の警報位置の箇所に右図のように縦に固定する。 • ブザーは、赤線を＋側に、黒線を－側の極性に配線する。 • 配線する線は、被覆を１.5㎝ほどはぎ取り、付属品で電池ケースにはさみこむ。 • 電池の＋極性表示に電池極性シール（赤）を電池ケースの側面に貼る。 4㎝ １ ６ ５ ７ 7 ㎝ 10 ㎝ ＋ ８ ９ 14㎝ ボール チェーン ８ 2.7 ㎝ － ４ ３ ３ ２ 9㎝

17. ＋ ＋ － － 改ページはマウスの左クリックを！ 完成作品の写真と動作！

18. 改ページはマウスの左クリックを！ 少年少女発明クラブで 地震警報器を作ろう また会いましょう おーしまい！ 北上市少年少女発明クラブ