「空気抵抗がないと仮定すると、重さの違う鉄の玉が同じ速さで落下する。」
この事を中学生にもわかるように説明してください。
重力加速度等、まだ習っていません。

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A 回答 (9件)

◆Naka◆


大事なことは、まず頭の中でイメージさせることですね。
自問自答させることが、解法につながります。

例えば2倍の重さのものは2倍の速さで落ちるものとします。(別に2倍じゃなくても構いません)
頭の上の方から野球のボールを落としたら、1秒で床に到達したとしましょう。(実際には0.7秒前後ですが)
だったら、2倍の重さを持つソフトボールを落としたら、0.5秒で床に着くのか??また10倍の重さを持つメロンを落としたら、0.1秒でチュドーン!!と床に激突するのか??
逆に野球のボールの10分の1の質量を持つすももを落とせば、床に着くまでに10秒もかかるか??100分の1のサイコロを落とせば1分40秒もかかって落ちるのか??

「2倍に対して2倍じゃないんだよ。」と言われても大丈夫。「じゃあ、どのくらいなんだ??」と聞いてみましょう。「1.1倍ぐらいだよ。」と言ったら、「じゃあ200倍の質量で11分の1の時間だね??」と極端に質量の大きいものや小さいものを例に出せば、小学生にでもわかるでしょう。

このように「重いものほど早く落ちる」という論理の矛盾に自分で気付かせてから説明するのが効果的だと思います。
確かに重いものは大きな力で引っ張られる。だけど重いものを引っ張るには大きな力が必要なのはあたりまえ。
2倍の重さの物を2倍の力で引っ張っても、スピードは変わらない、ということですね。
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この回答へのお礼

早速のご回答ありがとうございました。
空気抵抗の有無による落下実験は、学校で見て理解できているようです。

皆様からのご回答を組み合わせて、私なりの説明をしたところ何とか
イメージしてもらえたようです。

その中でもNakaさんの内容が、最も中学生にはイメージしやすかった
ようです。

お礼日時:-0001/11/30 00:00

 一番目の御回答と基本的には一緒なんですが、思考実験というやつですね。


 全く同じ二つの鉄球を自由落下させるとします。
 当然同じ速さ(加速度)で落下しますね。
 次にこの二つを軽い(質量の無視できる)糸で結んで同じように自由落下させると考えます。
 質量は2倍になりましたが、速さは変わるでしょうか?。
 その後は2番の御回答のように、力は2倍になっても動きにくさも2倍になると説明すればいいでしょう。
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 さっきの答えに補足です、ものが下に落っこちる時の図を横にしてみると分かりやすいと思います。


 物理の問題で、日常的な感覚が邪魔して分かりにくい時は、頭の中で図をぐるぐるまわしてみたり、「宇宙空間ではどうだろうか」と考えるといいと思います。
あと、さっきの私の解答は、deeppurpleさんのとほとんど同じでしたね。よく読んでなかったので、すみません(反省)。
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 重力と質量をわけて考えことが必要だと思います。


 質量が2倍になれば、その物体を下に引っ張る力(重力)は2倍になります。ところが、その物体の「動きにくさ」(質量)もまた2倍になってしまうので、結局同じ加速度で動く(落っこちる)ことになるのです。
 例えば宇宙空間で、ある重さの荷物1個を一つのロケットで運ぶのと、荷物2個を、二つのロケットで運ぶのとを考えれば、どちらも同じ加速度で進んでいくことが分かると思います。この場合の荷物の重さが「質量」で、ロケットの推進力が「重力」です。
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水の中を走るのと外を走るのとでは体に受ける抵抗が違いますね。


鉄の玉が水中で落ちていくのを想像してみてください。
この鉄が紙のような形をしている時とボールのような形の時とどちらが速く落ちますか。
紙にするとひらひらしたりして遅いですね。
空気の中ではどうでしょう。
これも、空気抵抗があるので程度の差はありますが水の中と同じです。
これが、真空でだったらどうでしょう。
そう、空気抵抗がないのでどんな形をしていても同じ速さで落ちます。
それでは、大きな模造紙と、はがきくらいの紙とを真空中で落としたらどちらが速いですか。
この紙が鉄製だったらどうですか。
紙の形ではなくボールの形ではどうですか。
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課外授業なんてどうですか?


私、科学館とか大好きで、たまに行くと大きなお友達状態(笑)になってしまうんですが、色々な実験を見せてくれたり、実際に参加して実験をするというのが増えていますね。
でんじろう先生の教室が結構有名ですね。

参考URL:http://www.sony.co.jp/sd/ddk/ddklabo/contents/ho …
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小学6年の時、理科の先生に教わった例え話です。



自分と小錦の歩く早さが全く同じだとする。
人ごみをすり抜ける時は自分の方が早いだろう。
なぜなら、体が大きい方が人をかき分けにくいから。
しかし、無人の場所を歩く時は同じスピードで歩ける。

同じように、空気をかき分けるという無駄がないときは
重力しか働いていないので、両方とも
同じ早さで移動できる。

重さを体積に置き換えたこの例え話で、僕は納得できましたが、
思い返してみると「重力」とかの話が出てきて、
ちょっとごまかしっぽいですかねえ。

でも、直感的に分かりやすい「例え話」ってのは
有効だと思います。

おもいきり文系の立場から、アドバイスでした。
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物理の法則そのものを言葉に置き換えたらどうでしょう。


運動方程式を高校流で書けばa=F/mですから、「加速度は力に比例し質量に反比例する。」と言えますよね。
加速度は速さを反映するものですから分かるでしょう。力もオッケー。質量は重さであり、慣性の度合いを表すものです。
即ち、「重さ=慣性=物の動きにくさ。」
ということでしょう。重さが物の動きにくさであるのは、バスケットボールとボーリングの玉を比べれば分かることと思います。
また、「重い=重力が強い」というのは、中学生でも分かります。

すると運動方程式は、以下のように翻訳される。
「重いものには強い重力がかかるけど、重い物ほど動きにくいので、バランスがとれて、物の落ちる速さは、いつも一緒になる。」

こんな感じでどうでしょうか。
実際に中学生にこう教えたら、半分以上の人がイメージをつかんでくれたと思います。まだ甘いですか?
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本当は、実験して見せて挙げるのが一番ですね。


私の中学校の理科の先生は大きい真空管に重さの異なる物を入れて空気の有無で落下速度が異なることを実際に見せてくれました。

説明となると、やっかいですがやはり背理法ですかね。
以下はある本からいただいた論法です。

**************
「重い鉄球(H)のほうが、軽い鉄球(L)よりも速く落ちる」と仮定する。この2つの鉄球をひもでつなげて、落下させると、Hの速度をLが遅くし、Lの速度をHが速くするので、このつながれた2つの鉄球の落下速度は、HとLの落下速度の間の速度ということになります。しかし、この2つの鉄球を一つとして考えると、個々の鉄球よりも重いので、いずれの鉄球よりも速く落下し、先の話と矛盾する。
これは、「重い鉄球(H)のほうが、軽い鉄球(L)よりも遅く落ちる」という仮定にしても同じことなので、結局「重さの違う鉄球は同じ速さで落下する」ということになる。
**************

 同様の議論は、一つの鉄球を例にしても言えるかもしれません。すなわち鉄球内を区間に分け、大きい区分(重い)と小さい区分(軽い)は、ともに(一つの鉄球内なので)同じ速度で落下する。

さて、どうでしょうか??
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この回答へのお礼

早速のご回答ありがとうございました。
空気抵抗の有無による落下実験は、学校で見て理解できているようです。

皆様からのご回答を組み合わせて、私なりの説明をしたところ何とかイメージしてもらえたようです。

お礼日時:-0001/11/30 00:00

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       A       B         C          D
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0.0    ----- ------速度の変化(m/s) 加速度(m/s^2)
-----       |         ------   -------
0.1    ----- ------         |
-----       |         ------   -------
0.2    ----- ------         |
-----       |         ------   -------
0.3    ----- ------         |
-----       |         ------   -------
0.4    ----- ------         |
-----       |         ------   -------
0.5    ----- ------

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 回答が付きませんが、これは質問自体が問題点を勘違いしているからではないでしょうか。
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 運動不足というのは「筋肉の血行が良くない。」疲れて弱っているというのは「緊張して固まって動けなくなっている。」と言うことなのです。

 この様な状態で、スポーツの選手がやっているような首のトレーニングをすると、症状はさらに悪化してしまいます。

 正確な理解としては、これは「首コリ」と考えてください。肉体的精神的緊張が強すぎて、自律神経の乱れという奴になっているのです。

 患者の多くが、首の筋肉が硬直する首こりを起こしており、頭と首のつながる場所いわゆる「ぼんのくぼ」と言われる毛の生え際のところが、こちこちになっているのです。
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 これらの症状に、マッサージやストレッチが良いのは、このコリをほぐすことが目的です。
 最近急激に増えている症状です。「頚性神経筋症候群」とよばれたり、「首の後の神経のつまり」という人もいます。

 ではなぜこの緊張が生ずるのかと言えば、精神的なストレスによる自律神経の緊張過多とパソコンの作業などの姿勢が悪いことによる筋肉の緊張が全身に広がるためです。

 しかし医者では、このストレスや仕事の疲労を排除できません。起きている緊張がほぐれるような薬を処方して、リハビリをしてくれるだけです。これでは焼け石に水です。
 日常的に掛かっている大量の緊張は自分でとる方法を考えるほか無いのです。

原因をちゃんと理解するためのサイト
肩こりと頭痛  http://www.miyake-naika.or.jp/katei_katakori.html

 肩こり、特に首こりの状態に注意して、どうすれば凝りをほぐせるか考えてください。
 原因になっているストレスは何か。
 くよくよ考えていることはないですか。
 首のコリを生じさせる作業は何か。

 コリを作る原因を突き止めて、軽減する方法を見つけ出さなければなりません。

 自律訓練法のサイト
      http://www.welllink.co.jp/health_info/autonomy/autonomy01.html
 あと、お風呂が重要です。ぬるめのお湯に後頭部までつけてゆっくり暖まってください。
 そして首コリを取るストレッチです。
      http://hyounentei.blog32.fc2.com/blog-entry-95.html

 NHKのテレビ体操や肩回しの運動など肩こり対策の運動は大切です。
 テレビ体操は指先の運動から始まって前半はほとんど上半身をほぐす運動で、最後に全身へ運動を広げており、パソコン作業から全身症状に自律神経失調が広がっている様な人には最適です。

 多くの人が早足のウオーキングを効果があったといっています。腕をL字型に曲げ、肩から大きく振りながら歩くと、全身の血行が良くなります。肩こりの時は緊張で足も冷えているのです。全身の血行を良くし、体温を上げることで調子が上がります。

 調子が悪い自分を「ダメ」と全否定するのではなく、やさしく自分の身体にどうしたら快適かを聞けば、逆にどういうときに緊張が高まるのか判ってきます。そして、「がんばらなくちゃ!」といった無駄な緊張を自分に強いていることが多いのが判ってきます。そして、がんばろうと思えば思うほど、身体の方はだるくなったり、頭痛がしたり、めがまわったりして、抵抗します。
 これが判ってくれば、解決は近いです。

 自律神経の緊張がどこから来るのか、それを発見し取り除けるのは、本人以外にはありません。
 多くの人が、他人に直してもらおうと思って、名医探しのドクターショッピングに陥ります。原因不明と思いこんで悩むことになります。

 参考書としては、下記をお勧めします。 
  [図解]どこに行っても治らなかった病気が首で治せる
http://www.amazon.co.jp/%E5%9B%B3%E8%A7%A3-%E3%81%A9%E3%81%93%E3%81%AB%E8%A1%8C%E3%81%A3%E3%81%A6%E3%82%82%E6%B2%BB%E3%82%89%E3%81%AA%E3%81%8B%E3%81%A3%E3%81%9F%E7%97%85%E6%B0%97%E3%81%8C%E9%A6%96%E3%81%A7%E6%B2%BB%E3%81%9B%E3%82%8B-%E6%9D%BE%E4%BA%95-%E5%AD%9D%E5%98%89/dp/4569706045

 お大事に。

 回答が付きませんが、これは質問自体が問題点を勘違いしているからではないでしょうか。
 緊張型頭痛の時は、対策として運動不足とか、首を支える筋肉が疲れて弱っていると言われるのですが、これを筋トレをすればいいと勘違いされているのですね。

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なので、それを教えてください。
お願いします。

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速度が小さい場合は、空気抵抗は速度の1乗に比例します。
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よほどゆっくり出ないと、1乗比例とはなりませんが。このへんの一乗2乗はあくまで近似的な物で。流体力学的な式は、もっと複雑になります。

この辺をどうぞ。
http://www.higashi-h.tym.ed.jp/course/kadai15/matome/kuuki.htm

Qデザイン事務所で求められるイラストとは??

こんにちは。

主に、Webやグラフィックのデザインをしている方に質問がござます。
よく求人にイラストが得意な方という項目が載っていることがあるのですが、
ここで求められるイラストとはどういったイラストのことなのでしょうか。

イラストはイラストレーターの方が描くもので、デザインとは別物と考えていたのですが、
この認識は間違っているのでしょうか。

また、イラストと言っても、手書きの水彩画やデフォルメされたキャラクター、
また、最近よく見るphotoshop等で描く萌え系のイラストなど、イラストにもかなりの幅があるような
気がします。

いくら多少絵が好きで、簡単なイラストが描けても、会社のテイストと異なっていたら、
まったく意味がないと思うのですが。。。

現在、デザインの勉強をしており、
もし、イラストが必要ならば、練習しておきたいと思うのですが、イラストってざっくりした書き方だと
どんなイラストが必要かわかりませんでした。


デザイン等の経験者の方、分かる範囲で結構ですので、現場で重宝される
”イラストが描ける人”とはどのようなイラストなのか、教えて頂けましたら、幸いです。

よろしくお願い致します。

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主に、Webやグラフィックのデザインをしている方に質問がござます。
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イラストはイラストレーターの方が描くもので、デザインとは別物と考えていたのですが、
この認識は間違っているのでしょうか。

また、イラストと言っても、手書きの水彩画やデフォルメされたキャラクター、
また、最近よく見るphotoshop等で描く萌え系のイラストなど、イラス...続きを読む

Aベストアンサー

>ここで求められるイラストとはどういったイラストのことなのでしょうか。

多くの場合で「イラストレータに依頼する程でもない」簡単なカットのことでしょう。
つまりは、デザインを完成させる上で必要なちょっとした空間処理に使えるようなものは
デザイナー自身が描いたほうが何かとラクで早いですから。
ですから、あまり個性的なものでないほうがいいでしょう。
市販のカット集やデータ集にあるような無難なもの、かな。

>会社のテイストと異なっていたら

デザイン会社に「テイスト」なんてあまり必要ありませんけど
(そこに依頼するクライアントのためには必要ですが)、
もしそれが必要な場合にはイラストレーターに依頼します。

>イラストが必要ならば、練習しておきたいと思うのですが、

デザイナーに必要なのはイラストを描く技術ではなく
どんなイラストがそのデザインに合うか、を想像できるセンスです。
数種類のキャラクターを書き分ける程度のイラスト技術より
イラスト集などを見てより多くの情報を仕入れておくほうが重要です。

それらを踏まえたうえで

>現場で重宝される”イラストが描ける人”とはどのような

つまりは「使い回しのできる」デザイナーということでしょう。
イラストに限らず、簡単なコピー(文案)程度は書けるくらいの。
それがいいのかどうか、は何とも言えませんが
現実問題としてそうした人のほうが重宝されることは間違いないでしょう。就業にも有利ですし。
事実、まったくイラストの描けないデザイナーにイラスト交じりの仕事が来た場合には
イラストレーターへの外注費ばかりが嵩んで稼ぎになりませんし。

>ここで求められるイラストとはどういったイラストのことなのでしょうか。

多くの場合で「イラストレータに依頼する程でもない」簡単なカットのことでしょう。
つまりは、デザインを完成させる上で必要なちょっとした空間処理に使えるようなものは
デザイナー自身が描いたほうが何かとラクで早いですから。
ですから、あまり個性的なものでないほうがいいでしょう。
市販のカット集やデータ集にあるような無難なもの、かな。

>会社のテイストと異なっていたら

デザイン会社に「テイスト」なんてあまり必要あ...続きを読む

Qなめらかな斜面での空気抵抗を考慮した重力加速度の変化

滑らかな斜面にボールを転がすと、空気抵抗があれば、重力加速度って変化するのですか。私は重力加速度は不変的に9.8m/s^2と思っているのですが。

Aベストアンサー

No.1の方が言っておられるように、「重力加速度g」と「加速度a」は別物で、変化するのはaの方です。

「重力加速度g」は運動の「定数」で、お考えの通り「不変的に」およそ 9.8 [m/s^2] です。

「加速度a」は運動の「変数」で、運動方程式 ma = F に従って力Fの変化により変わります。

以下は簡単のため斜面でなく垂直落下で考えますが、斜面であっても変化するのはgではなくaであることに変わりはありません。

空気抵抗(力)があれば、物体に働く力は例えば F = mg - kv^2 (mgが重力、-kv^2が空気抵抗力、ここでkは定数ですが抵抗力は別の形の場合もあります)などとなるので、運動方程式は ma = mg - kv^2 となり、「重力加速度g」は不変でも「加速度a」は空気抵抗力によって低下します。

一方、空気抵抗がなく、物体に重力しか働かない場合は、F = mg なので運動方程式は ma = mg となり、この場合だけ a = g と一致し、aも一定の等加速度運動になります。斜面なら a = gsinθ で一定でしょうかね。

No.1の方が言っておられるように、「重力加速度g」と「加速度a」は別物で、変化するのはaの方です。

「重力加速度g」は運動の「定数」で、お考えの通り「不変的に」およそ 9.8 [m/s^2] です。

「加速度a」は運動の「変数」で、運動方程式 ma = F に従って力Fの変化により変わります。

以下は簡単のため斜面でなく垂直落下で考えますが、斜面であっても変化するのはgではなくaであることに変わりはありません。

空気抵抗(力)があれば、物体に働く力は例えば F = mg - kv^2 (mgが重力、-kv^2が空気抵抗...続きを読む

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殺虫剤に害虫のイラストを載せるのは、どうなの?

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