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【速度・力・運動量】

 

自動車の相対速度

車に乗っている人が,他の車を見た場合の相対速度について収録しました。

2台の車が同じ方向に走っている場合と,逆向きに走ってすれ違う場合について収録しました。

雨滴の相対速度

車に乗っている人が,雨(空気抵抗のため等速で落下)を見た場合の相対速度について収録しました。

衝突球(バランスボール)

数個の鉄球がワイヤーにつながれて並べたおもちゃがあります。端の1個を次の鉄球にぶつけると,運動量保存の法則によって,他端の鉄球が運動します。また,2個同時に行うと,こんどは他端の鉄球2個が運動します。

これらの運動を観察して,運動量保存の法則について考えてください。

二次元衝

平面上において,静止している鉄球(質量m)に同じ重さの鉄球をぶつけます。

すると,二つの鉄球はそれぞれ運動します。このとき,衝突の前後で運動量が保存されていることを確かめます。

すっとびボール

2つのスーパーボールを重ね,目の高さから床に自由落下させます。

床についた瞬間,重ねたスーパーボールの上のボールだけが,なんと天井付近まではね上がります。この理由を運動量保存の法則から考えてください。

加速・減速する車内での慣性力

加速・減速する車内で行った実験です。
実験1 フロッピーケースに色水を封入し,このケースを車窓に貼り付けます。車が加速・減速すると慣性力によって水平な水の面が傾きます。この傾く角度から車の加速度を求めてみましょう。
実験2 おもりを付けた糸を車窓に貼り付けます。車が加速・減速すると慣性力によって糸が傾きます。この傾く角度から車の加速度を求めてみましょう。

実験2 ヘリウムを封入した風船に糸をつけ車内に浮かべます。車が加速・減速するときの風船の傾く方向に注目してください。慣性力とは逆の向きに傾きます。この理由は,慣性力によって車内の空気が慣性力を受けます。加速の場合は,慣性力によって車内後方に空気が押されます。この結果,風船の浮力が前方に生じ傾きます。

エレベーター内での体重

加速・減速するエレベーター内で行った実験です。
エレベーターが上に加速すると慣性力によって体重が増え、また,下がると体重は減ります。実験からは,体重の増減は約10%であることが分かり,このことから,エレベーターの加速度が計算できます。また,実験からはエレベーターが加速・減速している時間はわずかであり,その距離も1階分移動するくらいで,大半は等速で動いていることが分かります。

カーブを曲がる人・自転車

カーブを曲がる際の人・自転車の運動を収録しました。

運動している途中で,動きを止めた静止画を挿入してありますので,人・自転車がカーブの中心方向に力を受けて傾く様子を観察してください。

蝶番の垂直抗力

壁に蝶番を介して棒を取り付け棒の壁から糸で棒の他端を吊り固定します。このとき,蝶番にはたらく垂直抗力がどの方向になるかを見ます。