重力加速度の実験についてです。 写真の左図のような装置を使い、物体9センチを落下させて重力加速度を求

重力加速度の実験についてです。
写真の左図のような装置を使い、物体9センチを落下させて重力加速度を求める実験なのですが、①②で斜面の長さを変えてやったのですが、①は9.67になって合ってるのですが、②が5.26とか訳の分からない数字になりました。どこが間違っていますか？

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2020/07/02 16:35

No.2 です。

「お礼」に書かれたことについて。

＞時間5回分(①はあってるので②だけ記載させていただきます)
＞1.58
＞1.56
＞1.58
＞1.55
＞1.58

ありがとうございます。
「偶然誤差」ではないみたいですね。
ただ

＞時間計測についてですが、先生がストップウォッチを使って測ってました。

ということなので、「先生」の「癖や特性」による「系統誤差、共通誤差」が入り込んでいる可能性があります。たとえば「スタートは正しく押せるが、ストップが必ず遅れる」とか。
その「一定遅れ」は、前半でも後半でも誤差要因になっている可能性があります。

＞(①は9.67という値が出た上、5回も計測していてずれがほぼないので、大幅な値の誤差の原因はここでは無いと思います)

それは「正解が 9.8」ということを知っているから起こる「認知バイアス」に過ぎません。
「科学の実験」である限り、「どちらが正しいか」ではなく「なぜ差が生じたか」という観点で調べないといけません。
「１回目は正しいが、２回目は何かが間違っている」と考えるのは「偏見」です。「どちらも間違っている、その共通の間違い要因は何か」というスタートラインで考えるべきです。

それを第三者が判断するには、あまりに情報が少なすぎます。
これ以上のことは何とも言いようがありません。

No.3 回答者： ナッキーナッキー 回答日時： 2020/07/02 11:49

まず、①で計測した（計算された）重力加速度を使って、②で計測されるべき時間を計算します。

その値と②で測定された時間を比較します。

あくまでも概算でやってみましたが、０．４秒ほど期待される時間と実際に計測された時間は違うようです。
問題は、この０．４秒をどう解釈するかです。
計測時間には大幅な誤差は無いだろうと書かれていますが、
同一人物が、同じ日時に同じ計測を同じようにすれば、
得られるデーターは大体同じ値になります。
しかし、それが計測されるべき値に近い値になるとは限りません。
つまり、計測のたびに同程度の誤差（真の値に対する）を含む可能性が出てきます。
それから、物体を落下させる初期状態にも誤差を出す可能性がありますし、
②の方が傾斜がきついので、物体の落下経路も関係しているかも知れません。
（つまり、物体にわずかな初速が加えられ、最大傾斜方向に滑り落ちなかった、とかです）

残念ながら、実際の実験を見てはいないので、これ以上の事は言えません。
しかし、物理の基礎実験を行う意義は、測定値を得る事では無く、
なるだけ理想的な実験結果が出てくるように工夫して、
実験のノウハウなどをマスターすることにあります。
そうでなければ、すでに知られている値をわざわざ測定する価値などありませんから。
ですから、もし可能ならば、再実験を行う事をお勧めします。

なお、質問者さんの写真の計算結果などは、全く検算していませんので、ご了承願います。

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2020/07/02 09:58

No.1 です。

「お礼」に書かれたことについて。

＞実験内容は教科書に記載されたものなので、正しいです。

正しい、正しくないではなくて、では「斜面」を使う理由は何なのですか？
角度を変えて２種類測定して、何の違いを測定しようとしてるのですか？
（「教科書にそう書いてあるから」ではなくて、「あなたは何をしたいと考えてそうしているのか」を聞いています）

＞秒数は5回測った平均を記してます。

でしたら、その「５回分」の生データも示していただけますか？


（注）摩擦や空気の抵抗がなければ、
・角度を急にすれば、斜面方向に働く重力が大きくなり、斜面の長さも短くなる
・従って、斜面が急になるほど所要時間は短くなる
・所要時間は、sinθ に反比例する（sinθ が２倍になれば、所要時間は 1/2 になる）
という関係になります。
実験では、sinθ を
　16.8/198.5 → 16.8/100
とほぼ「２倍」にしたのに、時間は
　2.2525[s] → 1.57[s]
と「0.7倍」になっています。
（本来であれば 1/2 の1.2[s] 程度になるはず）

従って、「時間測定がおかしい」「測定時間に誤差が多い」ということにしかなりません。
「どのように時間を測定したのか」も知りたいところです。まさか「1.57秒」を「目視で測りました」ということではありませんよね？　
時間の測定誤差が「相違」の最大要因であることはほぼ間違いないと思います。

この回答へのお礼

目的
等加速度運動であれば移動距離は移動時間の2条に比例する。移動距離かわ既知である斜面上で物体を落下させ、その落下時間を測定することで斜面上の加速度を求め、さらに重力加速度を求める。

時間計測についてですが、先生がストップウォッチを使って測ってました。
(①は9.67という値が出た上、5回も計測していてずれがほぼないので、大幅な値の誤差の原因はここでは無いと思います)

時間5回分(①はあってるので②だけ記載させていただきます)
1.58
1.56
1.58
1.55
1.58

お礼日時：2020/07/02 10:10

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2020/07/02 09:25

どこが間違ってますかと言われても、

・どういう条件で実験したのか
・何回か測定してその生データや平均値がどうなっているのか
（お示しの「測定時間」は何回か測った平均なのか、１回だけなのか、その再現性はあるのか）
・摩擦や空気の抵抗はどう考えるのか
などが分からなければ何とも言えませんよ。

少なくとも、客観的、論理的な質問になっていません。

少なくとも、重力加速度を測定したいなら、「斜面」など使わずに「自由落下」させた方がよいですよ。なぜ斜面を使うのか、その理由もよく分かりませんし。

この回答へのお礼

実験内容は教科書に記載されたものなので、正しいです。秒数は5回測った平均を記してます。抵抗は考えません。今回は、斜面での実験なのです。回答ありがとうございます。

お礼日時：2020/07/02 09:28