1. 研究テーマ：物理法則は“現場で使えるのか？”
学校で学ぶ力学（モーメント・張力・仕事量保存）は、多くの生徒にとって「公式の暗記」に見えがちです。
しかし、星野村の現場ではこれらの公式が“本物の大問題を解く道具として機能する”ことを体験できます。
今回の課題は、「樹齢50年・根回り直径25〜35cmの茶の木を、重機を使わずに引き抜く」という、リアルな除根作業の実験です。
2. 課題の難しさ：根は地面に埋まった“巨大な錨”
茶木は樹齢が増すと、根は太く硬く、地下に広く広がります。
地中深くに張った根、土壌の抵抗力、樹木自体の重量（200~300kg規模）。これらが合わさり、人力ではほぼ不可能とされる作業です。
つまり、この実験そのものが「物理を応用して現実を変える」という課題になります。
3. 装置づくり：三脚 × 滑車 × チェーン
星野村では、以下の装置を自分たちで組み上げました。
① 三脚構造（トラス）の構築
高さ4mの木材3本を組み、三脚を作ります。支点の安定性、加重の分散、ベクトル方向の調整。
三脚構造は、実際の工事現場でも使われる“最小装置で最大安定”の設計です。
② 滑車（プーリー）の設置
三脚の頂点に滑車を吊り下げます。これは力の向きを変え、必要張力を軽減する（場合によって1/2〜1/3に）ための装置です。
複数滑車を組み合わせると、小さな力で大きな重さを持ち上げることが可能になります。
③ 長いチェーンでの牽引
茶木に太いチェーンを巻き付け、それを長いチェーンで引きます。
チェーンが長くなるほど、「少ない力 × 大きな距離」＝仕事量一定の法則によって、必要な力は小さくなります。
4. 実験の核心：1,000kgを動かす「物理的な根拠」
実験で確認できるのは仕事量保存の法則（W＝F×d）です。
実際に起きている現象
樹を引き抜くのに必要な仕事量Wは一定です。
しかし、力Fを小さくしたければ、距離dを大きくして引けばよいという“力学の本質”を体で理解します。
- 滑車の効果：滑車を2連にすると必要な力は1/2、3連だと1/3。
- 実働の数値イメージ：茶木と根の抵抗は600〜1,000kg相当。二連滑車＋長いチェーンを使えば、必要張力は約200〜350kgとなり、人力でも「複数人」で実現可能なレベルになります。
実際に、参加者数名が力を合わせてチェーンを引き、大木が「メリッ」と音を立てて浮き上がりました。
教科書で読んだ“1/2”や“1/3”が、本当に目の前の木を動かす。これ以上の理解はありません。
5. 工学的学び：構造 × 力 × 安全性
現場の物理は、机上とは違い「安全性」と不可分です。
- 三脚の角度が浅すぎると転倒する
- 支点の摩擦・摩耗を考慮
- 荷重方向の分散
- 破断リスクのある装置の見極め
工学部志望の生徒にとって、“物を動かす＝構造と力の管理”という基礎を理解するための貴重な経験になります。
6. 志望学部ごとの“研究テーマ化の例”
7. プロジェクトの価値
この活動は、単なるアクティビティではありません。
物理の法則を“実務レベル”で理解し、教科書と実世界の距離を縮める。
工学部志望者に必須の「構造思考」を体得し、問題解決型の学び（PBL）が成立する。
大学入試では何よりも重視される「知識の社会実装力」がそのまま証明できるプロジェクトです。