水陸両用観覧車

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一般角・三角関数

架空の水陸両用観覧車のモデルを考え、観覧車の高さを正弦で表し、正の部分が空中、

負の部分が水中と考えることで、正弦の値の符号がイメージしやすくすることが、

この教材のねらいである。


 図1のような水陸両用の未来型観覧車がある。

 乗り場は0°高さ0mのところで、初めは上にあがっていって空の景色を堪能し、180°のとこ

 ろから水中に潜り、後半は水中で魚を見ることができるという、なんとも素敵な観覧車である。

 この観覧車は同じ角速度で回転し、12分で1周する。

 観覧車は出発から3分後に最も高い地点に到着するが、この観覧車がその半分の高さの

 地点に着くのは、何分後だろうか?

 

何分後かを予想してみると、多くの人が素直に

3分の半分である、1分30秒後と答える。

しかし、図2を見て考えると、1:2:(√3)の

直角三角形を考えてもよいが、

sin30°=(1/2) であることから、

30°回転した時、すなわ3分÷3の1分後に半分

の高さの地点に到着することがわかる。

予想が多かった1分30分後には、45°回転して

いることから、sin45°=(1/√2) ≒0.7071より、

約70%の高さにまで上がっていることがわかる。

この図でいうと270°の地点から乗る、実際の

観覧車に乗ったときも、最初ゆっくり上がり、

途中一気に高度を上げて、また最高点付近でゆっくり上がることが体感できるはずである。

この後、回転させながらsin60°,sin90°,sin120°・・・と、観覧車の高さをイメージさせながら

値を求めていく。すると、sin180°=0となり、角度が180°を超えてからは、水中に潜って高さが

マイナスになることから、180°<θ<360°のとき、sinθの値が負になることがイメージし

やすくなる。