人に聞けない痔の悩み、これでスッキリ >>

記録タイマーによる力学台車の平面、及び斜面上の運動の実験(途中3回手で力を加える)レポートで、「加速度が生じる理由を考察せよ」という問があったのですが、これは手で力を加えたから、或いは鉛直下向きに重力加速度が生じているから、という解答のほかに何が有り得るでしょうか?

力を加えれば物体が加速するのは自明のことで、それ以上深い解答となるととても難しそうなのですが…

このQ&Aに関連する最新のQ&A

A 回答 (6件)

実験の目的は、加速度がどのように生じて、その原因が何かです。


力を加えれば物体が加速するのが自明だったら、実験する意味が無いわけです。
ですから、実験記録により、加速度が生じている時間とその時に作用したのが何かを考察すれば良いだけですよ。
実験内容が不明ですが、例えば、一定時間重力の作用により加速が継続している事を観察する事により、重力加速度を求められます。(あるいは重力の存在が暗示されるでしょう)
そして、途中で力を加える事により、加速度が変化したのならば、力により加速度が変化する事がわかります。(定量的には加えた力で、どのように加速度が変化したかを算出出来るはずです)
この事により、加速度が加えた力に比例して変化する事がわかるはずです。(定量的には、物体の加速度の変化が力とどのような比例関係にあるかがわかるはずです)
実験としては、さらに実験対象の重さを変化させて、加えた力に対して、どのように加速度が変化するかを考察できますが、質問文の実験ではそこまでは求められていないかもしれません。
力学台車の重さを変化させた場合は、重力加速度が重さによらず一定な事がわかります。
途中で力を加えた場合は、力学台車の重さにより加速度の変化が変るはずです。
この場合は、力による加速度と質量の関係があきらかになります。
    • good
    • 0

> これは手で力を加えたから、或いは鉛直下向きに重力加速度が生じているから、という解答のほかに何が有り得るでしょうか?


⇒結局はこの二つでしょうが、考察を求めているので無理強いするならば…

重力加速度は方向も大きさも決まった値なので、その影響を述べるだけ。
しかし、手で加える力は方向がいろいろあります。
例)水平方向、垂直(鉛直)方向、斜面に平行方向 …これが「3回」の意味ではないでしょうか?
    • good
    • 1

加速度 a〔m/s^2〕、物体の質量 m〔kg〕、かかる力 F〔N〕


とすれば、 F=ma が成り立ちます。
全ての物体には必ず質量がありますので、加速度とは力がかかっている
ときに発生するものです。

この力には2種類あり、接触してはたらく力(物体を押す、ひもを引く)と
離れて働く力(重力、静電気力、磁力)です。
今回の手で力を加えたのは接触して働く力です。
静電気力や磁力は特殊な場所にしかはたらきませんが、重力は地球上であれば
どこにでも、必ず鉛直方向にはたらくものです。
斜面の場合はこの重力と面にはたらく力(抗力)が合成されて、斜面方向に
落ちる力になります。
    • good
    • 0

>力を加えれば物体が加速するのは自明のこと



それを確認する実験なのでしょう。

ならば力と加速の対応関係を調べ
力によって加速がどう変わるかを示せばよい。
    • good
    • 0

「力」と「加速度」の関係を考察すればいかがですか。



 外から加えることができるのは「力」であって、「鉛直下向き」に加わっているのも「重力」です。「加速度」は、その結果の「運動」として生じます。加速度そのものは直接計測できないので、物体の時間ごとの位置を計測して、その間の速度と加速度を算出すると思います。

 重力は「連続して」加わっていますが、手で加える外力は短時間だけ「3回」ということですね。手で加える外力の「大きさ」と「持続時間」(いわゆる「力積」)は、どのように計測しますか? 「重力」の大きさは、どのように計測しますか?

 つまり、何を直接計測して、何を間接的に算出するのか、それによって「力」と「物体の運動、加速度」の関係を求めるのが実験の課題なのでは?

 重力加速度は「9.8m/s^2」とか、「F=m*a」を使ってよいのであれば、わざわざ実験する必要ありません。実験の中で、何を公知として、何を実験で求めるのか、きちんと確認する必要があるかと思います。

>これは手で力を加えたから、或いは鉛直下向きに重力加速度が生じているから、という解答のほかに何が有り得るでしょうか?

 少なくとも、「定量的に」考察してみる必要はあるでしょうね。
    • good
    • 1

「連続して」か「継続して」という言葉を入れたほうが良いと思いますが。

    • 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炎色反応とガスバーナー

炎色反応を調べる際に、ガスバーナーを斜めにしましたが、なぜなんでしょうか? 外炎の範囲が広がるのかとも思いましたが、あまり確証が持てません。 どなたか化学に詳しい方、教えていただけないでしょうか? 厚かましい願いですが、どうかよろしくお願いします

Aベストアンサー

ガスバーナーに異物が入らないようにするため。
http://okwave.jp/qa1388661.html

質問前に検索してください。

Q加速度について

加速度が生じる原因(何故加速度が生じるのか)について教えてください。

Aベストアンサー

加速度の原因は力ですが、それだけでは何か足りない気がするのでこんな回答を。


ニュートンの公式
F=ma
を考えることが力(F)と加速度(a)の関係を考えることになります(ここでは話を簡単にするため、質量(m)は天下り的に定義されるものとします)。

加速度が発生するには、公式を見ればわかるように力が必要です。すなわち、力がないところに加速度はありえません。
また、この式は質量m が大きいものは、力Fにたいして加速度a が小さくなることを意味しています。

逆に、質量m の物体が加速度a を持つとき、その物体には力F が働いていると定義されます。


ニュートン力学では、力と加速度の関係を直接示す公式はこれしかありません。
逆に、ニュートン力学は、ここから出発して力学を組み立てています。

Q重力加速度について

重力加速度が生じる原因となる力の式と名前を教えてください。
それと、緯度と地上よりの高さを変えるとそれぞれ重力加速度はどのように変化し何故そうなるのかを教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

重力は地球上にある物体に作用する万有引力のことです。
したがって、重力が生じる原因は万有引力です。
質量がmとm'の二つの物体の間には、
万有引力 F = Gmm'/r^2
が作用しています。(Gは万有引力定数)
したがって、質量mの物体に働く万有引力は、地球の質量をM、地球の半径をRとすれば、
F = (GM/R^2)m
となります。この式の中の(GM/R^2)は定数となるので、これをgと書きます。すると
F = mg
となります。
これは運動の第二法則(力= 質量*加速度)と一致するので、gは重力によって生じる加速度ということになります。

実際には地球上の場所によって、gの値に多少の違いがあります。
それは、地球の自転によって生じる遠心力が場所によって異なる、などの理由によると思います。

また。地上からの高さが増加すると、物体と地球との距離が増加するので、gは減少します。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%87%E6%9C%89%E5%BC%95%E5%8A%9B

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%87%E6%9C%89%E5%BC%95%E5%8A%9B

重力は地球上にある物体に作用する万有引力のことです。
したがって、重力が生じる原因は万有引力です。
質量がmとm'の二つの物体の間には、
万有引力 F = Gmm'/r^2
が作用しています。(Gは万有引力定数)
したがって、質量mの物体に働く万有引力は、地球の質量をM、地球の半径をRとすれば、
F = (GM/R^2)m
となります。この式の中の(GM/R^2)は定数となるので、これをgと書きます。すると
F = mg
となります。
これは運動の第二法則(力= 質量*加速度)と一致するので、gは重力によって生じる加速度...続きを読む

Qブタンガスの分子量測定に際する誤差

(1) ブタンガスのボンベの質量(w1)を計測
(2) ある程度水をはった水槽に水を満たしたメスシリンダーを倒立させる
(3) ボンベにつないだポリエチレン管をメスシリンダー内に入れ、ノズルを押し、500mL程度のブタンを捕集する
(4) メスシリンダー内の水面と水槽の水面を一致させ、気体の体積(V)を測定する
(5) ポリエチレン管を外しボンベの質量(w2)を計測
(6) このとき大気圧=749.1 水温=23.5 水蒸気圧=21.1

この様にして測定したのですがどうしてもブタンの分子式から計算したもの(58)と4ぐらいの誤差が生じてしまいます。
原因をできるだけ詳しく教えて下さい、お願いします。
(ちなみに、このボンベにはライター用で、プロパンが少量含まれています。)

Aベストアンサー

大きい方にずれたのですね。
理由として可能性のあるものを考えてみましたか。実験を行った人が一番操作上の問題点について詳しいことを知っているはずです。

プロパンが混じっている可能性があります。種類がわかりませんので割合がわかりません。#1にありましたように10~20%だとすると2ほど値が小さくなるはずです。
仮に平均分子量が56だとします。
上向きにしたときの値 58で+2,
下向きにしたときの値 62で+6です。

市販のライターガスのボンベを使って水上置換で気体の体積を、前後の質量差で気体の質量を測定するという方法の場合に起こりやすい操作上の問題点を2つ書いておきます。

(A)ガスチューブ(パイプ)の問題
・チューブの取り付け
ボンベの質量を測定するときチューブはついたままでしたか。外していましたか。水上置換でチューブを水につけますので水滴が付きます。
従ってたいていはチュープを外して状態でボンベの質量を測ります。
測定が2回あります。W1の測定の後チューブを取り付けます。この時に少しガスを噴出させてしまう可能性があります。ボンベについている弁は押すと開くようになっているからです。この時出たガスは空気中に出ますので体積の測定にかかってきません。W2の測定の前にはチューブを外します。チューブを引いて外しますのでガス漏れの可能性は少ないです。
・ガスの放出
多分ノズルに取り付けたチューブを押さえて押し込むようにしてガスを出したと思います。専用のチューブがあるわけではありませんのでガス漏れが起こります。ボンベを下向きにした方がチューブの曲がりがきついのでガス漏れの可能性が高くなります。

(B)水滴の問題
仮に200mLほど気体を集めるとします。1molで22.4Lですから1/100mol弱です。分子量が58であれば0.6g弱です。W1の測定ではまだ水は使っていません。W2の測定は水上置換の操作後です。ボンベに水滴が付く可能性は大きいです。1滴付けば0.01gの変化は起こりうるでしょう。ボディーのところは拭くと思いますが口金のところのくぼみに水が残る場合が多いです。

2つ書きました。この2つは分子量の測定値を大きくする方向に働くか小さくする方向に働くかを考えてみて下さい。

私もやったことがありますがこの2つはどうしようもありません。(A)の方がコントロールしにくいです。

大きい方にずれたのですね。
理由として可能性のあるものを考えてみましたか。実験を行った人が一番操作上の問題点について詳しいことを知っているはずです。

プロパンが混じっている可能性があります。種類がわかりませんので割合がわかりません。#1にありましたように10~20%だとすると2ほど値が小さくなるはずです。
仮に平均分子量が56だとします。
上向きにしたときの値 58で+2,
下向きにしたときの値 62で+6です。

市販のライターガスのボンベを使って水上置換で気体の体積...続きを読む

Q硫酸銅水溶液に、硝酸バリウム水溶液をいれると、白い濁りがでました。

硫酸銅水溶液に、硝酸バリウム水溶液をいれると、白い濁りがでました。
そのときの、化学反応式を教えてください。

Aベストアンサー

CuSO4+Ba(NO3)2→BaSO4+Cu(NO3)2

Q直視分光器

先日、直視分光器を使って炎色反応の観察を行ったのですが、
直視分光器ってどんな仕組みになっているんですか?
聞いた話によると中にはプリズムというものが入っているそうです。
使用したものは何も横についたりしていない一番簡素なものでした。
肉眼で見たときと、炎色反応実験においてどのような利点・欠点があるのかについても教えてください。
URLのコピペでもかまいません。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。
直視分光器の構造ですが、No1 さん紹介のページの図(画像?)の中のR板にあるスリットS以後だけを取り出した物だと思われます。
一番単純なタイプですね。

炎色反応を分光器で見るのは、スペクトルを観察するためです。
光の3原色は有名ですが、同じ色の光でも、いく種類かの色の光を混ぜて出来てるのか、特定の光が出てるのか、というのを観察します。

炎色反応で出る特徴的な光は輝線スペクトルと言って、物質を特定する時や量を計るときにも用いられる特徴的な物です。

Q中学3年の内容の等速直線運動・台車の運動について教えてください。

中学3年の内容の等速直線運動・台車の運動について教えてください。


こんにちは、中学3年の男子です。
今、理科では物体の運動と力というのをやっています。そのなかで、よくわからないことがありますので、教えてください。よろしくお願いします。

~~~すべての回答は、中三でもわかるように簡単にお願いします。~~~
(1)
等速直線運動は、速さが一定、と習いましたが、実際に平らな面で台車を押すと、だんだんスピードが遅くなっって止まってしまいますよね?ということは、速さは一定ではないじゃないですか?時間と速さの関係を表したグラフは、右下がりになりますよね? なぜ、速さが一定になるのでしょうか?


(2)
台車が斜面を下る運動で、時間と移動距離の関係をグラフに表したグラフは、曲線になっていました。これは、速さがだんだ速くなるので、その分移動距離も増えるので曲線になると考えてもよいですか?(よくわからない文章ですみません。)


(3)
学校の問題集に、『人が歩いたり走ったりする運動』を記録タイマーを使って調べるという内容です。その記録タイマーの記録から何がわかるかという問題なのですが、解答には、移動距離と、時間 がわかると書いてあります。移動距離はわかるのですが、時間ってどういうことですか? ぼくは、移動距離と、速さがわかる、と解答しました。時間は、速さでもOKなんですか?
(問題集は、学宝社の『学習整理』です。ページは、3ページです。)

~~~すべての回答は、中三でもわかるように簡単にお願いします。~~~
聞きたいことがたくさんあり、申し訳ありませんが、ご回答よろしくお願いします。

中学3年の内容の等速直線運動・台車の運動について教えてください。


こんにちは、中学3年の男子です。
今、理科では物体の運動と力というのをやっています。そのなかで、よくわからないことがありますので、教えてください。よろしくお願いします。

~~~すべての回答は、中三でもわかるように簡単にお願いします。~~~
(1)
等速直線運動は、速さが一定、と習いましたが、実際に平らな面で台車を押すと、だんだんスピードが遅くなっって止まってしまいますよね?ということは、速さは一定ではないじゃな...続きを読む

Aベストアンサー

(1)そういう仮定です。現実の地球上では様々な摩擦等によって運動が減衰されていくので完全な当直直線運動は存在しませんが、物理を考える上で理想化して単純にしているのです。

(2)そういうことです。正確には斜面を下る台車には重力加速度が掛かってるので等加速度運動を行い、その移動距離のグラフは放物線を描きます。

(3)記録タイマーは移動にしたがってテープが動き、一定の時間間隔で打点が記録されるものです。テープがどれだけ動いたかで移動距離がわかり、打点が幾つ記録されているかで時間が分かります。移動距離と時間から任意の区間の平均速度を求めることは出来ますが、それは記録タイマーから直接得られるデータではありません。

Q凝固点降下から求める分子量の誤差

化学の授業で、凝固点降下の実験をしました。
尿素と塩化ナトリウムをそれぞれ0.6、0.3gずつ10mlの純水に溶かし、
試験管に入れた後、寒剤で冷却しました。
10秒ごとにアルコール温度計で温度を測り、結果をグラフ(<縦軸>温度<横軸>時間)にすることで、各溶液の凝固点を求めました。

結果は、
尿素  -1.40
塩化ナトリウム  -3.40
でした。

次に、求めた凝固点から、
M=1000×1.88×W{0.6or0.3}/(0{純水の凝固点}-t{-1.40or-3.40})×10{純水の質量}
という式より、尿素、塩化ナトリウムの分子量を求めました。

しかし、求めた分子量は、
尿素  63
塩化ナトリウム  15
となってしまい、尿素は理論値60より少し大きく、
          塩化ナトリウムは理論値58.5を大幅に下回ってしまいました。
この、求めた分子量と理論値のズレの原因を考える必要があります。

尿素の分子量に誤差が出た、
塩化ナトリウムの分子量にズレが出た(実験でのミス?)
の考えられる原因を教えてください。

レポートの提出期限が迫っているのですが、なかなか分かりません。
回答よろしくお願いします。

化学の授業で、凝固点降下の実験をしました。
尿素と塩化ナトリウムをそれぞれ0.6、0.3gずつ10mlの純水に溶かし、
試験管に入れた後、寒剤で冷却しました。
10秒ごとにアルコール温度計で温度を測り、結果をグラフ(<縦軸>温度<横軸>時間)にすることで、各溶液の凝固点を求めました。

結果は、
尿素  -1.40
塩化ナトリウム  -3.40
でした。

次に、求めた凝固点から、
M=1000×1.88×W{0.6or0.3}/(0{純水の凝固点}-t{-1.40or-3.40})×10{純水の質量}
という式より、尿素、塩化...続きを読む

Aベストアンサー

http://www.center.spec.ed.jp/c/ce/ce32/img_ce32/science/chemi/213.pdf

こんな感じでやりましたか?

Q力が原因で加速度は結果のはずなのに・・・

 運動方程式 ma = F というのは『物体に力を加えると加速度が生じる』という内容を,向きや大きさを含めて定量的に述べたものですよね.この場合『力』が原因で『加速度』が結果のはずですが,高校の物理の教科書にはよく次のような問題が載っていました.

(問)静止摩擦係数 μ の水平な床に質量 m の物体が静置してあり,水平方向に力を加える.物体が動き出す瞬間の,この力の大きさ F を求めよ.
(答)床が物体に及ぼす抗力の,床に垂直な成分(すなわち垂直抗力)を N ,床に平行な成分(すなわち摩擦力)を R とすると,運動方程式は,垂直方向,水平方向の順にそれぞれ
m・0 = mg - N
m・0 = F - R
となり,また
R = μN
の関係がある.これらを解いて N = mg,R = μmg,F = μmg.

 いささか簡単過ぎる例ですが・・・
 私が疑問に思うのは,本来,力学とは『こういう力が働けば物体はこういう運動をする』というふうに物体の運動を予測するはずなのに,上のような問題では原因と結果が逆転しているのではないかということです.例えば上の垂直方向の運動方程式は,『物体は垂直方向には加速しない(浮きも沈みもしない)』という常識を前提に立てられていますよね.そんな保証が一体どこにあるのでしょうか?上の答ではそこから抗力などを求めていますが,本当は『力がこんな風に働くから物体は浮きも沈みもしない』ということを運動方程式から結論すべきなのではないでしょうか?

 運動方程式 ma = F というのは『物体に力を加えると加速度が生じる』という内容を,向きや大きさを含めて定量的に述べたものですよね.この場合『力』が原因で『加速度』が結果のはずですが,高校の物理の教科書にはよく次のような問題が載っていました.

(問)静止摩擦係数 μ の水平な床に質量 m の物体が静置してあり,水平方向に力を加える.物体が動き出す瞬間の,この力の大きさ F を求めよ.
(答)床が物体に及ぼす抗力の,床に垂直な成分(すなわち垂直抗力)を N ,床に平行な成分(すなわち摩擦力)を R ...続きを読む

Aベストアンサー

誠に的を射たご質問だと思います。
「こういう力が働けば物体はこういう運動をする」と分かるのなら、「物体がこういう運動をしているのなら、こういう力が働いているはずだ」という事も分かる、というのでいかがでしょうか。
F=maは力学的力Fの定義である、とも読めます。Fが幾らのaを生じるかという因果関係、aが幾らのFを生じるかという因果関係、そして慣性質量m = F/aの定義であるとも読めます。それら全部を含めてFとaとmの関係を示す式とみなすべきです。文章で書いた物理法則よりも、数式がいかに雄弁かつ合理的であるかの証左と考えてはいかがでしょう。
 また、例に挙げられたm・0 = mg - N 、m・0 = F - R は形式主義とでも申しましょうか、普通は「釣り合ってるから逆向きで大きさは同じ」で済ませてしまうものですし、それにベクトルとして見てもmg+N=0, F+R=0の筈ですし、こういう教科書ってなんだか変。物体が上下に動かない、という説明は、物の接触面での電磁相互作用にまで踏み込まなくちゃできませんから、これはヤリスギです。ハミルトニアンを使うような複雑な力学解析でも、普通は物の接触面での電磁相互作用までは考慮しません。
 何でも第一原理から説明しなくちゃいけないとなったら大変。やっぱり、現象を説明するモデルとして物理を使うのが適切です。だからこの場合「上下に動かない」を前提にして良いと思います。でもm・0 = mg - N 、m・0 = F - R はやっぱり笑っちゃいますね。(むしろRがNに比例する、って所の方がよっぽど怪しくて、最大静摩擦という概念自体が疑われるべきものなんです。)
 さて、専門家のご意見はどうでしょう?

誠に的を射たご質問だと思います。
「こういう力が働けば物体はこういう運動をする」と分かるのなら、「物体がこういう運動をしているのなら、こういう力が働いているはずだ」という事も分かる、というのでいかがでしょうか。
F=maは力学的力Fの定義である、とも読めます。Fが幾らのaを生じるかという因果関係、aが幾らのFを生じるかという因果関係、そして慣性質量m = F/aの定義であるとも読めます。それら全部を含めてFとaとmの関係を示す式とみなすべきです。文章で書いた物理法則よりも、数式がいかに雄弁か...続きを読む

Q炎色反応についての質問へのご回答をお願いいたします.

学校の課題で困っています.バーナーを使ってLi,Na,K,Cu,Sr,Baといった元素の炎色反応を見るときに,(1)バーナーを斜めにするのはなぜか,(2)直視分光器でスペクトルを観察したときの変化についてどうなるか,という二項目についてのご回答をお願いします.

Aベストアンサー

1.炎の色をしっかり観察するためと、時として燃えかすがバーナーの中に入ってしまう可能性があるためもあると思います。
2.炎を分光スペクトルでみた時と思いますが、少ない数のスペクトル線(光の線)が見えることを観察、例えばNaの場合黄色の線が見える、カリウムだと薄紫の線が見えるはずです。
あいだにコバルトガラスを入れて観察すると見えなくなったり、色が変わったりするのを記録するのかな?


人気Q&Aランキング