外見と質量が同じアルミニウム球と銅球を見分ける方法

Question

等大等質量のアルミニウム球と中空の銅球がある。
外見が全く同じ場合に、これらを見分けるにはどうすれば良いか。

という問題が分かりません。

大学2年です。

htms42 · Accepted Answer

私は＃２の転がしてみるというのが一番だと思います。
熱したり、削ったり、反応させたりは趣旨に合わないだろうと思います。
反応させてもいいのであれば塩酸をかければいいのです。

浮力を測るというのは見当違いですね。

・転がしてみる
これは斜面を転がしてどちらが速く落ちるかを見るという方法です。
中が詰まっていれば質量に依らず同じ速さになります。
片方が中空であれば中空のある方が速いです。
滑らずに転がるという条件が成り立っている時の話です。

大きさ、質量を同じにするために銅球の方は中空にしてあるということです。
銅の方が慣性モーメントが大きくなります。

同じ高さから落下させると位置エネルギーの変化は同じです。
それを斜面に沿っての運動の運動エネルギーと回転のエネルギーに分配します。
慣性モーメントが大きい方が同じ回転速度でも大きなエネルギーが必要ですから斜面に沿っての運動エネルギーは小さくなります。

銅の密度は９．０ｇ／ｃｍ^3
アルミニウムの密度は２．７ｇ／ｃｍ^3
ですから銅の体積はアルミニウムの体積の０．３倍です。
くりぬいた部分の球の体積が全体の０．７倍になるのですからくりぬいた球の半径は全体の半径の０．８９（≒０．９）倍です。これだけ質量が球殻に集中していれば落下速度にかなりの差が出るでしょう。目で見て違いがはっきり分かるレベルになると思います。

naniwacchi · Answer

おはようございます。

おそらく、双方ともに中空なんだとは思いますが。
質量が同じ、かつ大きさも同じということは、それぞれの金属の「厚み」が違ってきますね。
ということは、回転モーメントの大きさが異なることになります。
（銅の密度）＞（アルミニウムの密度）ということを考えると、どちらのモーメントが大きくなるかはわかりますよね。

実際に確かめるには、斜面を転がせばよいことになります。

以下は、最近あった同種の質問です。ご参考まで。
http://okwave.jp/qa/q6034120.html

a-me-ma- · Answer

No.4,5 です。すみません、書き間違えてました。

誤＞なら逆に、No.3 の方法では溶け出してしまうのでNGと指摘されるかも知れません。
正＞なら逆に、No.4 の方法では溶け出してしまうのでNGと指摘されるかも知れません。

No.3 さんの回答にケチをつけるつもりでなく、自分の回答「ボルタ電池」の方法を指摘したものです。

No.3 さんを初め、ご迷惑をおかけして申し訳ありません。

Dhaulagiri · Answer

茹でる！

サーモグラフィーなど、球の表面温度を正確に測定できる装置を用意する。
沸騰した水にアルミ球と銅球沈め、加熱する。
頃合いを見計らって取り出す。
取り出したときの温度と、冷めていく過程の温度を測定する。
数回測定する。
取り出したときの温度が高く、かつ早く冷めた方が銅球。

nemonomen · Answer

既に様々な回答が出ていますが・・・違った観点から

球がどのようなサイズかがわからないのですが、手ごろなサイズなら叩いてみて、音の響きか振動の持続時間で区別するのもありですね

a-me-ma- · Answer

No.4 です。

アルミと銅は色が違いますが、
「外見は同じ」というのは「色の違いもわからなくしてある」という事ですか？
もし表面だけがそのような細工なら、削って色を見る手もあるかと思いまして...

また、真っ二つに切って断面の形で区別、という手も。

もしや、キズ付けたり削ったりしてはいけないという条件付きですか？
なら逆に、No.3 の方法では溶け出してしまうのでNGと指摘されるかも知れません。

では他の方法。X線撮影をすれば、中空かどうかで区別できると思われます。

a-me-ma- · Answer

イオン化傾向の違いを利用し、ボルタ電池を作るれば、
＋になるのが銅、－になるのがアルミ、とわかると思います。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9C%E3%83%AB%E3%82%BF%E9%9B%BB%E6%B1%A0

実験でよく使われるのは亜鉛と銅ですけどね。

noname#116050 · Answer

水の中で重さ計ったら浮力の分銅が軽くなりませんか？
あとはバーナーで炙ればアルミの方が先に溶けますよね。
どこまでやっていいのか解りませんが、伝熱性や伝導性でも区別できますし

oo14 · Answer

転がしたらしまいではないですか。
慣性の法則がどのように働くかは
地球で生活していたら、１０年もすれば
経験的に見分けられるようになります。
生活の知恵です。観察力かも。

toriton_blue · Answer

ガスバーナーであぶってやるとアルミニウム球の場合は激しく酸化して光を生じる。銅をあぶってやると酸化銅にはなるが発光はしない。

こんな感じは駄目かな？ｗ

外見と質量が同じアルミニウム球と銅球を見分ける方法

私は＃２の転がしてみるというのが一番だと思います。

おはようございます。

No.4,5 です。

茹でる！

既に様々な回答が出ていますが・・・違った観点から

No.4 です。

イオン化傾向の違いを利用し、ボルタ電池を作るれば、

水の中で重さ計ったら浮力の分銅が軽くなりませんか？

転がしたらしまいではないですか。

ガスバーナーであぶってやるとアルミニウム球の場合は激しく酸化して光を生じる。

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