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運動とエネルギーの実験
運動とエネルギーの実験ですが、苦手な生徒にはとっては、やりたくなくなる分野でもあります。高校の物理になるとほとんどの生徒が放棄してしまいます。理科嫌いの原因ではないでしょうか。今回は正確な実験ではないがなんとなく、原理がわかるという実験を紹介します。
実験１：運動エネルギーは質量に比例し、位置エネルギーは高さに比例する
材料：スーパーボール大小、紙３×8㎝、セロテープ,はさみ
材料を用意します。小さいボールより大きめの筒を作り、セロテープを貼って切れ込みを入れます。
大きいボールに筒を取り付けます。小さいボールを筒に入れて上から落とすと、中の小さいボールが飛び出します。
これは、大きいボールのエネルギーが小さいボールに伝わった為からです。直径が2倍の大きいボールは、質量が8倍になりますので、エネルギーも8倍になります。10㎝の高さから落とした時、小さいボールは80㎝飛び跳ねることになります。実際には総てのエネルギーが伝わるわけではないので80㎝は飛びません。また写真のようにストローのロケットを取り付けると質量が軽いのでもっと高く飛びます。高さや質量を変化させて実験をします。
実験２：自由落下したものと、水平射出したものは同時に落下する。
物体の落下には水平成分の運動は関係しない。ことを体感する実験です。
材料：割りばし、厚紙3×7㎝位、同じコイン2枚
厚紙を割りばしに、はさみ固定してコインが二つ図のように乗せます。あとは水平に引いて2つのコインを落とします。一つは真下に自由落下、もう一つは水平射出をします。同時に地面に落ちる音がします。これを複雑にしたものが、高校物理のモンキーハンティングです。
実験３：記録タイマーがない時に自由落下運動の時間と距離の関係を確認する。
この実験は、記録タイマーなどないエチオピアで物理の落下運動に実験を取り入れるために用意した実験です。
ヒモにコインをつけます。つける位置は0㎝・19.6㎝・78.4㎝・176.4㎝の4か所にします。図のようにつるした時に、0秒・0.2秒・0.4秒・0.6秒の落下位置です。これを反対につるして、0㎝のコインを少しだけ地面より持ち上げて落とします。下には鉄板を置いておきます。4つのコインが当たる音が聞こえます。ほぼ同じ間隔で聞こえます。このことから、自由落下の距離と時間との関係を確認します。コインを増やすと空気抵抗で音がだんだん合わなくなります。