授業で自由落下運動の実験をすることになりました。高校のときに物理学をとっていなかったので、よく分かりません。学校の図書館で資料を調べたんですが難しすぎてわかりません。わかりやすく説明してくれると助かります。

このQ&Aに関連する最新のQ&A

A 回答 (5件)

あまり、関係有りませんが、エネルギーにも関連していまして、物のは常に重さm(kg)と加速度a(m/s^2)自由落下の場合は一般的にaの代わりにgを


用います。これを高さhの位置あるものは mghのエネルギーを持ちます。
つまりmgを高さhで積分した形です。と同時に地面等にぶつかる直前のエネルギーは質量mに速度vとするとmvとなりますが速度vで積分することによって、1/2mv^2となり計算できます。時間的に変化するものを積分する値と認識すれば、この手の問題は同じに事がいえると思います。
    • good
    • 0

 どのような器具を使ってどのように実験するのかを指定


してください。実験方法によって考察内容が変わり誤差
の発生も異なり、指導方法も異なりますから。
 内容はnakaさん他の方が解説されていますので省略します。
 例えば、校舎を使い、一階・二階・三階・・・屋上から
ボールを落とすときの、距離と時間の関係を測定すると
か。手動のストップウオッチでは大変ですが。
 また、過去に「速球王」なる簡易球速測定球(玩具です
が)がありました。これで、実験したことがあります。
まずまずのデータが得られました。
    • good
    • 1

数式を用いた自由落下運動の考え方は、Nakaさんの説明のとおりですので、イメージについて、書いておきます。



地球上の物質は、全て、地球の重力(万有引力)によって絶えず引っ張られています。ですから、地面の上に人はたっていられるのです。(もし無ければ、空中にぷかぷかと浮いてしまいます。)

下に支えるものがあれば、その上で止まっていることができるのですが、支えるものが無いと重力によって引っ張られているので、そちらに向かって移動していきます。
ところが、この重力という引っ張る力は、物質が静止(とまっている)していようが、運動していようが関係なく働きます。そのため、引っ張り続けられて、引っ張っている地球の方にどんどんと動きが速くなっていくのです。

これは、車が止まっていた状態から、アクセルを踏みっぱなしにしたのと同じ現象なのです。
でも、どんなにまっすぐな道でもどんなに高性能のくるまでも、いつまでも速度が上がるわけではありません。あるスピードになってしまうと、加速が止まります。それは、空気などの抵抗によってスピードが上がらなくなるのです。

このことは、地球の重力による自由落下についても同じことがいえます。ですから、空気抵抗の大きな羽などは、直ぐにスピードが上がらなくなり、ふわふわと落ちていくのです。

ですから、Nakaさんの示してくれている式も空気抵抗が無い場合として、考えた物です。でも、鉄球などの落下の実験をしている時は、ほとんど影響がでないので、空気の抵抗がないものとして、Nakaさんの示した式で計算ができるのです。
    • good
    • 1

◆Naka◆


お知りになりたいことは、どのようなことでしょうか??
例えば、等加速度運動においては、速度は(初速度を0とすると)、加速度×時間で表されることはご存知でしょうか?
落下運動では、加速度は重力による加速度になりますから、g(≒9.8m/s2)になります。
よって、速度(m/s)=9.8×時間(秒)ですね。(つまりv=gt)

次に落下した距離ですが、縦軸に速さ、横軸に時間を取ってグラフを書くと、通常等加速度運動は原点から一直線に斜めに上がっていく比例のグラフになりますね。
移動距離は、その時間までのグラフ上の面積で表されますから、(つまり三角形の面積)
落下距離=1/2×時間×速さ
になります。ここまでよろしいですか?
ここで、「速さ=gt」ですから、これを代入すると、
落下距離=1/2×gt^2(「^」は累乗の指数)という式が出てきます。

とりあえず基礎はこんなところですが、どんなことをお知りになりたいのか、「補足」をいただければ、また登場させてもらいます。(あんまり高度なものは勘弁してくださいね)(^^;)
    • good
    • 2

ここを見てください。


http://web.kyoto-inet.or.jp/people/fukunaga/note …


自由落下運動シュミレーター
高校物理範囲内での物理の自由落下運動のシュミレーター
こんなソフトもあります。
http://www.vector.co.jp/soft/dos/edu/se056780.html

実験もできます。
http://home8.highway.ne.jp/fujikawa/p_logo/physl …
    • good
    • 0

このQ&Aに関連する人気のQ&A

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Q高校 物理 自由落下 問題解説おねがいします><

どうしても答えに辿りつかないので質問させていただきます!

(問)高さ44.1mの崖の上から、静かに石を落とした。

(1)着地するまでの時間はいくらか
(2)着地したときの速度はいくらか
(3)4.9m落下したときの速度はいくらか。
  ただし、重力加速度は9.8[m/s^2]とする。


(1)と(2)の問題は解けたのですが、答えに自身がないので私が解いた答えも載せておきます。

(1)y=1/2gt^2より
44.1=4.9t^2
t=3
答え=3秒

(2)v=gtより
v=9.8×3=29.4m/s

と、なりました。
答案の指摘と、(3)の問題の解説を

どなたかよろしくおねがいします><

Aベストアンサー

(1)、(2)は合っていると思います。(3)もこれらと同じで、
落下距離から時間を求める
求めた時間に加速度をかける
で求められます。

Q生卵の落下実験

生卵を3階ほどの高さから割らないで落とす実験方法を考えています。
使える道具は、A4厚紙1,5枚・セロハンテープです。
できれば空気抵抗を巧く用いた方法が良いのですが、それ以外でもこの実験の良いアイデアを募集しています。

Aベストアンサー

最近これ流行ってるんですかね。
2/14付 たまご実験のアイディア
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa4713775.html

Q生卵の落下実験について。

前にも似たような質問がありますが、少し条件が違うので質問させてください。
もうすぐ行われる高校の物理のテストで、次のような問題が出されることになりました。

『校舎の屋上から生卵を落とせば、当たり前だが割れる。ここで、ボール紙と接着剤のみを使って、屋上から落としても割れないような工夫を考えなさい。
また、その工夫観点を既習の力学の概念から説明しなさい。』

というものです。
問題には書いてありませんが、ボール紙も接着剤も使用量は常識の範囲内で、とのことです。
(やってみろ、と言われてすぐできる範囲)
「既習の力学」とありますが、高校生で学習する力学の範囲は全て習いました。

どうすれば生卵は割れずにすむのでしょうか?
また、それをどう力学の概念で説明すればいいのでしょうか?
分かる方がいらっしゃいましたら、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

参考までに。。。

 卵が割れるかどうかは、衝撃の大きさ瞬間的な力の大きさ(すなわち、力の大きさの瞬間の値)に依存すると考えれば、落下による運動エネルギーを小さな力で吸収しようとすれば、

  (エネルギー)=(力)x(距離)

の関係から、ある程度大きな距離を移動させていけばよいと考えられます。もちろん工学的にはサイズが小さいほうが好まれますが、そこまで考慮する必要はなさそうなので、これを「常識の範囲内」で考慮していけばいいと考えられます。


ついでに。。。


 卵の割れる力の大きさを測定するには、調理用の電子はかりを利用すると簡単に測定できると考えられます。(もちろん厳密なことを考えるわけではないと思うので、簡単にいきます)
 はかりにボールなどの器を載せておいて、その中に卵を入れます。この時点でメモリをゼロにして、ゆっくりと力をかけていきます。割れる直前の数値が力に対応しますので、これでどれぐらいの力で割れるのか推測することができます。

Q落下運動について

よろしくお願いします。大学受験問題です。

問題
地表から鉛直上方に向かって初速度19.6m/sでボールを投げた。上向きを正方向とし、重力加速度の大きさを9.8m/s^2とする。高さが14.7mの位置を通過するときの投げてからの時間を求めよ。

私は、上りと下りがあるので2回起こる、というのはわかったので、
±14.7=19.6t-1/2*9.8*t^2
としました。
+14.7=19.6t-1/2*9.8*t^2が、上向きのときで、
-14.7=19.6t-1/2*9.8*t^2が、下向きのときのtを求めるつもりでした。

ですが、実際に計算してみると
+14.7=19.6t-1/2*9.8*t^2で、t=1,3-----●
-14.7=19.6t-1/2*9.8*t^2で、t=2±√7-----○
となりました。

●で、答えが二つ出てきたのも困りましたが、○の答えもおかしいような気がしますが、少なくともt=2+√7なら、答えとしはつじつまがあうような気もします。

解答は、
14.7=19.6t-1/2*9.8*t^2
t=1,3s 上りと下り。
とありました。

ここで質問なのですが、この解答だと+14.7のときしか考えていないことになりませんか。つまり上向きのときだけです。
どうして、+14.7で、上りと下りが求められるのでしょうか。
また、+14.7で、答えが二つでてくる、とはどういうことなのでしょう?上向き14.7となるのが二回ある、と思ってしまうのですが。。。

基本的なところだとは思いますが、よろしくお願い致します。

よろしくお願いします。大学受験問題です。

問題
地表から鉛直上方に向かって初速度19.6m/sでボールを投げた。上向きを正方向とし、重力加速度の大きさを9.8m/s^2とする。高さが14.7mの位置を通過するときの投げてからの時間を求めよ。

私は、上りと下りがあるので2回起こる、というのはわかったので、
±14.7=19.6t-1/2*9.8*t^2
としました。
+14.7=19.6t-1/2*9.8*t^2が、上向きのときで、
-14.7=19.6t-1/2*9.8*t^2が、下向きのときのtを求めるつもりでした。

ですが、実際に計算してみると
+1...続きを読む

Aベストアンサー

基本的に、
±14.7=19.6t-1/2*9.8*t^2
が間違っています。
左辺は変位ですので、上りと下がりで2回というのはこのようにしてはいけません。
ちゃんと+だけで方程式をといて2つ解がでてきたではないですか。
左辺を-14.7として出てきた解は、
地面の中14.7下を通過するときの時間です。

Q自由落下について

落下の運動についての
レポートを書いています。

そこでひとつ質問なのですが、
自由落下の場合
重さの違うものでも同時に落下するのは
なぜなのでしょうか?

Aベストアンサー

>自由落下の場合
>重さの違うものでも同時に落下するのは
>なぜなのでしょうか?

 二つのことが関係します。

1.物体にはたらく重力の大きさは、物体の質量に比例する
 つまり、質量が2倍になれば、重力の大きさも2倍になる、ということです。わかりやすいですね。

2.物体に力がはたらくと、加速度を生じ、その加速度の大きさは、力に比例し、物体の質量に反比例する
 これは、「ニュートンの運動の法則」です。
 二つの物体があり、一方の質量が他方の2倍とします。これらの物体に同じ力を加えるとき、質量が2倍のものの加速度は、他方の 1/2 になります。「重いものは、同じ力を加えても、軽いものより動かしにくい。また動いているものを止めるときも、重いものほど止めにくい」という感じのことです。

 以上の2つのことを結びつけると、

「ある物体にはたらく重力は質量に比例し、加速度は質量に反比例する」ということになるので、結果として加速度が質量に無関係になります。

 なお、「自由落下」とは、重力のみを受ける運動のことなので、空気抵抗などは考えには入れません。

>自由落下の場合
>重さの違うものでも同時に落下するのは
>なぜなのでしょうか?

 二つのことが関係します。

1.物体にはたらく重力の大きさは、物体の質量に比例する
 つまり、質量が2倍になれば、重力の大きさも2倍になる、ということです。わかりやすいですね。

2.物体に力がはたらくと、加速度を生じ、その加速度の大きさは、力に比例し、物体の質量に反比例する
 これは、「ニュートンの運動の法則」です。
 二つの物体があり、一方の質量が他方の2倍とします。これらの物体に同...続きを読む


人気Q&Aランキング

おすすめ情報