出産前後の痔にはご注意!

実験をしました。
スーパーボールを異なる高さから自由落下させたとき、それぞれの反発係数の値は変わってしまったのですが、なぜですか?
初期位置の高さと、床に衝突後の最高点の高さで計算しました。

A 回答 (3件)

同じ条件で12回測定して、最大値と最小値を捨てて残りの10回分の値の平均を算出してその条件の実験値とする、それを条件(=高さ)分だ

け繰り返す、と少しは物理実験的な感じになると思います♪
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

お礼日時:2017/06/04 09:34

空気の抵抗などを無視した理想的な条件での理論計算では、反発係数を e とすれば、跳ね返り高さ H は、落下させる高さ h に対して


 H = e² h
になりますが、よろしいですか? H=eh ではありませんよ?
反発係数は「跳ね返った高さ」ではなく、「跳ね返り前後の速さの比」で計算しますから。

それでも合わない分については、下記の理由から考察してください。
(1)「空気の抵抗」があります。ほぼ速度に比例して大きくなります。
(2)相手の「床」の側にも反発係数があります。「木の床」だと「1」よりけっこう小さいです。コンクリートの床を使いましょう。
(3)スーパーボールの「衝突時の速さ」や「変形のしかた」、「回転」の有無によっても反発係数は変わります。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

お礼日時:2017/06/04 09:34

・計算方法が間違っている


・計算を間違えている
・衝突の条件が異なる(不安定な状態を含む)
のいずれかだろうと思います。


・・・余談・・・
ところで計測のサンプルは何回取りましたか。
それぞれ1回しか取ってないのであれば鼻で笑われますよ。

値にばらつきがあると思いますので、そういったサンプルの扱いに慣れていないと話にならないこともあります。
統計について少しだけ勉強してみましょう。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

お礼日時:2017/06/04 09:34

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Q1GB(ギガバイト)って、何g(グラム)の重さですか?

こんにちは。
1GBは、何グラムでしょうか?
GBがデータの単位で、グラムが重さの単位であることはもちろん理解している上での質問でございます。

パソコンで作った1GBのデータは、Wifiに乗せて他の家のサーバーやパソコンやスマホに運べるということは、確かに物体として存在するわけで、どのくらいのデータ量(GB)が集まったら、やっと1gになるのでしょうか?
よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

有名な「マクスウェルの悪魔」に関連して、「シラードのエンジン」という話があります。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%82%AF%E3%82%B9%E3%82%A6%E3%82%A7%E3%83%AB%E3%81%AE%E6%82%AA%E9%AD%94#.E3.82.B7.E3.83.A9.E3.83.BC.E3.83.89.E3.81.AE.E3.82.A8.E3.83.B3.E3.82.B8.E3.83.B3

簡単に結果を述べれば、もし、熱力学の第二法則が正しい(第二種の永久機関が作れない)とするなら、
温度Tの環境で、1bitのデータを記憶するには、最低でも、k*T*log(2) のエネルギーが必要です。
例えば、T=300(K) (27℃)だとすると、1GB 記憶するには、
https://www.google.co.jp/search?q=%28Boltzmann+constant%29%2a%28300+kelvin%29%2aln%281e9%29
8.58346389 × 10^-20 ジュールのエネルギーが必要です。
さらに、有名な E=MC^2 を使えば、これは、
9.55039158 × 10^-37 キログラムに相当します。
https://www.google.co.jp/search?q=%28Boltzmann+constant%29%2a%28300+kelvin%29%2aln%281e9%29%2f%28c%5e2%29

有名な「マクスウェルの悪魔」に関連して、「シラードのエンジン」という話があります。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%82%AF%E3%82%B9%E3%82%A6%E3%82%A7%E3%83%AB%E3%81%AE%E6%82%AA%E9%AD%94#.E3.82.B7.E3.83.A9.E3.83.BC.E3.83.89.E3.81.AE.E3.82.A8.E3.83.B3.E3.82.B8.E3.83.B3

簡単に結果を述べれば、もし、熱力学の第二法則が正しい(第二種の永久機関が作れない)とするなら、
温度Tの環境で、1bitのデータを記憶するには、最低でも、k*T*log(2) のエネルギーが必要です。
例えば、T=300...続きを読む

Qボールの跳ね返り

私は、自由研究でボールの跳ね返りについて調べている小6です。
いくつか実験したなかで落下地点の素材を木材・発泡スチロールに変えてみたところ、ピンポン玉・スーパーボールでは木材より発泡スチロールでの跳ね返りが半分以下だったのに対し(これは落下したとき跳ね返る力が吸収されたと思っています)、軟式・硬式テニスボールとバレーボールでは木材と発泡スチロールとの差がほとんどありませんでした。ボールの重さ・材質それぞれ違うボールなのになぜテニス・バレーボールでは落下地点の材質が変わっても同じになったのでしょうか?
予想と違っていたのでわからなくなってしまいました。
なにかヒントでもいいので教えてもらえないでしょうか?

Aベストアンサー

No.1です。
ピンポン玉は、「皮」がかたいのだから、中の空気で弾むわけではなくて、皮の材料の弾性で弾むのだと思います。
ピンポン玉は、小さな穴をあけても「パンク」しませんよね。

スーパーボールなど、中に空気が入っていないボールは、内部の材料の弾性で弾みます。

あと、スポンジのボールのような、ものすごくやわらかいボールで実験したらどうなるでしょうか。

Qなぜ鉄球よりもゴムボールの方が高く跳ねるのか?

落下させようとする物体と地面と落下地点に取り付けられたバネがあるとします。

この場合、落下地点に取り付けられたバネのバネ定数が大きいほど、接触時間が短くなるので衝撃力が大きくなり、その分バネの復元力が強くなり、跳ね返った後、より高く跳ね上がると思います。(この認識はあってますでしょうか?)

ここで一つ疑問に思うことがあるのですが、
例えば、鉄球はバネ定数はかなり大きいと思うのですが、鉄球を落下させた場合と、スーパーボール(ゴム製のよく跳ね上がるボール)を落下させた場合とでは、スーパーボールの方がかなり高く跳ね上がります。

明らかに鉄球の方がバネ定数が大きい(押したときの変形量が鉄球の方が小さいため)のにも関わらず、スーパーボールの方が高く跳ね上がるのはなぜなのでしょうか?
(鉄球の方が、バネ定数に加えて質量も大きいので、衝撃力がはるかに大きいのに、なぜ跳ね上がらないのでしょうか)

もしかして、鉄球の方は減衰力が強く働くからなのでしょうか?すなわち、落下物とバネと地面だけで考えるのではなく、そこにダンパ要素も加えて考える必要があるということでしょうか。

どなたかご教示のほど宜しくお願いします。

落下させようとする物体と地面と落下地点に取り付けられたバネがあるとします。

この場合、落下地点に取り付けられたバネのバネ定数が大きいほど、接触時間が短くなるので衝撃力が大きくなり、その分バネの復元力が強くなり、跳ね返った後、より高く跳ね上がると思います。(この認識はあってますでしょうか?)

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例えば、鉄球はバネ定数はかなり大きいと思うのですが、鉄球を落下させた場合と、スーパーボール(ゴム製のよく跳ね上がるボール)を落下させた場合とでは...続きを読む

Aベストアンサー

 補足、承りました。#5他です。

 ちょっと、ご質問のご意図を外してしまい、ここまでの回答でピントはずれになっておりました。大変申し訳ありません。

 仰るように、確かにバネが強いほど、落下物が受ける力は大きくなります。
 ただ、バネが比例定数を変えない範囲で力が加わったとしますと(バネで考えるに、まずそういう仮定でいいでしょう)、バネが強くなるほど、力の強さがバネの縮みに比例して強くなり、短い距離で受け止めます。
 力を距離で積分したものが仕事で、これがバネですと、直線的に力が増えますので、バネが落下物の速度を0にするまでを、縦軸に力、横軸に距離として描くと、三角形になります。この三角形の面積が、力学的エネルギーを表します。

 バネ定数によって、力と距離の関係は変わりますが、落下物の運動エネルギーは同じですから、落下物が落ちてくる距離について、バネの縮みの距離が無視できるとすると、三角形の面積は同じです。もちろん、バネの縮みも考慮すると、計算は複雑になりますが、結局は同じ結果となります。

 そして、縮み切ったバネに溜まった力学的エネルギーが全て物体に返されると、物体は元の位置まで上がります。

 しかし、ここまでで無視してきたものがあります。それは、バネに対して物体が非常に重ければどうなるかということです。

 バネ定数kでx縮んだバネの力に対して、物体の質量と重力加速度の積、つまり重さmgが大きければどうなるかということですね。mg≧kxならどうかということです。

 ここでようやく、ご質問において疑問に思われておられる点に到達したのではないかと思います。
 確かに釣り合いの条件まで静かに物体を置けば、バネが縮む力kxと物体の重さmgが釣り合い、物体は跳ね返されません。
 しかし、これは「静かに置く」という、バネの縮む距離の位置エネルギーを手などの外力で引き受け、バネにその位置エネルギーを与えないということです。

 ここで、バネが縮む距離での位置エネルギーを定性的に考え直す必要が出てきます。

 もしバネとの距離がx=0で置いて離せば、どんな重さの物体でも、バネが縮んで、kx=mgの地点を通り過ぎ、沈み込むだけ沈み込むと、逆方向に帰り、kx=mgの地点を通り過ぎて、x=0まで行き、いつまでも振動します。いわゆる単振動ですね。

 こういう最低限の条件でも、つり合いの長さxについて、mg>kxで止まることはありません。x'>xなるx'までバネは縮みます。

 もし、落下距離が0より大きければ、バネはもっと沈み込み、その分の力学的エネルギーを持ちますので、それを返された物体は元の位置まで放り上げられます。

 補足、承りました。#5他です。

 ちょっと、ご質問のご意図を外してしまい、ここまでの回答でピントはずれになっておりました。大変申し訳ありません。

 仰るように、確かにバネが強いほど、落下物が受ける力は大きくなります。
 ただ、バネが比例定数を変えない範囲で力が加わったとしますと(バネで考えるに、まずそういう仮定でいいでしょう)、バネが強くなるほど、力の強さがバネの縮みに比例して強くなり、短い距離で受け止めます。
 力を距離で積分したものが仕事で、これがバネですと、直線的に力...続きを読む

Q原子核崩壊でα線やβ、γ線が出るのはわかるのですが、出続けるメカニズムがわかりません。

原子核崩壊でα線やβ線、γ線が出るのはわかるのですが、出続けるメカニズムがわかりません。放射性物質の半減期は何万年もあるものもあります。原子核が崩壊すればそのエネルギーが放射線となって放出されるのはわかるのですが、それは最初の一回だけ起こって、それが起こればもう起こらないのではないですか? つまり放射線も一回だけ出てもう出ない。それがずっと続いているというのは、ずっと原子核崩壊が続いているということなのでしょうか? 放射線が出続けるメカニズムがわかりません。ご教示よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

ある放射能を持つ核種が、単位時間に崩壊する確率は、置かれている環境に左右されません。その核種、固有値であることが経験的に知られています。
確率なので、1つの粒を見ていれば、

・ いつ崩壊するかは神のみぞ知るということで、だれにもわかりません。
・ もちろん、崩壊してしまえば、その粒からは放射線はでません。

ということになります。

その同じ核種を一定量集め、たくさんの粒を統計的に観察し、半分の粒が放射線を出して崩壊するまでの時間を半減期と呼ぶわけです。
たくさんの粒があるから、放射線が出続ける。別に不思議なことはないですね。

半減期ごとに半分になり、やがてすべて崩壊すると、放射線は出なくなります。

Qもしも、スカイダイビングで上空2500m付近からパラシュートなしでダイブすると、おそろしい質問ですが

もしも、スカイダイビングで上空2500m付近からパラシュートなしでダイブすると、おそろしい質問ですが、人間の地上にたどり着く姿形は一体?物理的観点から教えてください。骨密度や筋肉質など関係ないですが、ちなみに地上は柔らかい畑の土だった場合と真新しい頑丈なコンクリートだった場合で分けて聞いてみたいです!
抽象的でも大丈夫です。いろいろ気になってます。

Aベストアンサー

空気の抵抗で、落下し始めてから数秒~10秒で一定速度になります。「終端速度」といい、180~200km/hだそうです。それでも十分速いですが。

参考サイト:
http://lumens.blog.fc2.com/blog-entry-28.html
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B9%E3%82%AB%E3%82%A4%E3%83%80%E3%82%A4%E3%83%93%E3%83%B3%E3%82%B0

地面に衝突すれば、当然のことながら「ぐしゃ」っと押しつぶされて・・・。
やわらかい土も、コンクリートも、そう大きな違いはないのではないでしょうか。

Q物理学には、数学の「定義」に相当するものは、ありますか?

「あるルールがあって、その範囲であれば、このようなことが成り立つ。それは半永久的に正しい」
数学は、こんなことをやっていますね。
物理学では、この、あるルール(定義)に相当するものは、あるのでしょうか?
もし、定義に相当するものがない場合は、物理学は特殊な条件では成り立たないことがあるということでしょうか?

Aベストアンサー

力学の話になりますが高校で古典力学を学習する?した?と思います。(E=1/2mv^2)ってやつです。昔はこの式で物体のエネルギーを求めることができるとされていましたが、今ではこの式は光速に近づくにつれ真の値と異なる結果が得られることが知られています。(実際求めようとすると今ではE=mc^2となっています。)しかし相対性理論が言われる以前は古典力学で正しいとされていました。そのため時代が進み研究が進むと今の物理学がすべて実際とは違うということが分かるかもしれません。

Q遠心力はなぜ見せかけの力と呼ばれているのですか?

等速円運動をしている物体は、中心方向にrω^2の加速度を持ち、これに質量mをかけた力Fを向心力といいますが、一方でなぜ遠心力は慣性系で見せかけの力といわれているのでしょうか?個人的には、遠心力は見せかけの力などではなく、向心力との力のつり合いや、向心力の反作用のような気がするのですが。また、遠心力が見せかけの力なのであれば、向心力も見せかけの力であると考えますが、向心力はそういう定義ではありませんよね。遠心力は実際に、水の入ったバケツを振り回した際、水がこぼれなくなる力であり、スクーターなどの遠心クラッチや遠心プーリなどは、この原理を応用して、クチッチや、プーリの開閉をしてギア比の調整をしています。

お教えください。以上です。

Aベストアンサー

例え話、置き換えての説明が理解できないと理解できませんが。
実験、縦横10Cm、20cmの板20cm側に低い壁を作り、板の中央にさいころを置きます。
その状態で板全体を等速で引っ張ります(慣性で等速直線運動の再現?)。
その状態で、板を急に手前(引っ張る方向とは直角方向)に引っ張ります(向心力という加速度?)。
サイコロはどうなるか?、自身の慣性で板上でその場にとどまろうとするが板は手前に移動する結果、向こう側の壁にぶち当たる。
でも、板だけを見るのではなく、周囲の環境も含めて観察すれば、板は引っ張られる方向に動きつつ手前に移動します、つまり斜めに移動、この瞬間が連続すると軌跡が円運動になります。
その結果さいころは向こう側の壁に押し付けられ続けます。
最初のさいころの動き、板の上だけ見ているとサイコロが向こう側に動いたと見えます、でもサイコロには何も力は加わっていません、力が加わり動いたのは板です。
全体を見ると?、透明の板でしたが方眼紙のようなメモリがあると、サイコロは当初から引っ張られている方向には移動していますが、こちら側にに向こう側にも、壁に当たるまでは移動していません。
でも確かに壁に当たり、何等かの力?は当然感じます、これが遠心力。
反対方向に進む電車が同時に停車していて片方が動き出したとき、一瞬はどちらが動いたのかは判断できないのと同じ。
つまり物体自身の慣性により動こうとしないのに相手が動く、相対的に物体自身が動いたよう感じる。
等速直線運動はどちらも同じ条件のため、停止状態と等価、ゆえに、相対的に感じる遠心力は向心力と正反対になる。

例え話、置き換えての説明が理解できないと理解できませんが。
実験、縦横10Cm、20cmの板20cm側に低い壁を作り、板の中央にさいころを置きます。
その状態で板全体を等速で引っ張ります(慣性で等速直線運動の再現?)。
その状態で、板を急に手前(引っ張る方向とは直角方向)に引っ張ります(向心力という加速度?)。
サイコロはどうなるか?、自身の慣性で板上でその場にとどまろうとするが板は手前に移動する結果、向こう側の壁にぶち当たる。
でも、板だけを見るのではなく、周囲の環境も含めて観...続きを読む

Q左の図は並列で考えろと言われたんですけど、捉え方によっては直列に考えられませんかね?

左の図は並列で考えろと言われたんですけど、捉え方によっては直列に考えられませんかね?

Aベストアンサー

どうみても並列でしょう

Q大小のスーパーボールを重ねて落とすと?

子供(4年生)の自由研究に親子で取り組んでいます。

大小のスーパーボールを重ねて落とすと、上側の小さい方のスーパーボールがものすごくよく跳ね返る

というのをネットでみつけ、子供がやってみたいというので、どのような組み合わせが一番よく飛ぶか?というのを考えてみることにしました。

4種類の大きさのスーパーボール(直径4cm,3cm,2.5cm,2cm)を用意し、
色々な組み合わせでやってみました。

「同じ高さから力を加えずに自然に垂直に落下するように」
と条件を合わせるようにして実験していますが、
落とすのがうまくできず、なかなかネットの動画で見たように思うように跳ね返らないこともあって

一定の結果がはっきりと見いだせない状態です。

先に結果ありき・・・ではおかしいのは重々承知しているのですが、
子供には伝えず、まずは私が結果を把握しておきたいと感じます。


理論上、どのような組み合わせが一番よく跳ね返るはずなのでしょうか?

一番大きいものと一番小さいもの?(=2つのボールの直径差が大きい)
同じ大きさのもの?
大きさは関係ない?

小学生向けなのと、私自身が物理に詳しくないため、
難しい式等でのご説明は理解できないと思いますので、
できましたら平易な言葉でご説明いただけますと助かります。

ネットで調べて、下のスーパーボールから跳ね返る力をもらうので、上のスーパーボールが自然に落下させるよりもよく跳ね返る
というのは理解できましたが、大きさの違いによってどうかわるか?が分からなかったためご質問させていただきました。

お詳しい方、どうぞよろしくお願いいたします。

子供(4年生)の自由研究に親子で取り組んでいます。

大小のスーパーボールを重ねて落とすと、上側の小さい方のスーパーボールがものすごくよく跳ね返る

というのをネットでみつけ、子供がやってみたいというので、どのような組み合わせが一番よく飛ぶか?というのを考えてみることにしました。

4種類の大きさのスーパーボール(直径4cm,3cm,2.5cm,2cm)を用意し、
色々な組み合わせでやってみました。

「同じ高さから力を加えずに自然に垂直に落下するように」
と条件を合わせるようにして実験していますが、
落...続きを読む

Aベストアンサー

以前、鉄腕ダッシュで同様のことをしていました。

で、うまくいかないということですが、大小のスーパーボールをただ重ねただけではないでしょうか?
大小のスーパーボールの中心が地面と垂直になるようにしないとスーパーボールがいろんな方向に飛んでしまってうまくいかないはずです。

(1)大きいスーパーボール(下のボール)の中心にまっすぐ棒(ピアノ線とか竹串とか)をさします。(固定すること)
(2)小さいスーパーボール(上のボール)の中心に穴を貫通させます。((1)の棒にさしてもすっぽり抜ける大きさ)
(3)図のようにくみあわせます。
(4)棒の先端をつまんで持ち上げ落とすことで大小のスーパーボールの中心が地面と垂直に落とすことができます。

理論上どのような組み合わせがいいかですが・・・。
わかりやすいように上下のボールが同じ高さにあると考えます。(ボールの半径は誤差の範囲と考えます。)
重いものと軽いものが同じ高さにある場合、重いほうが大きなエネルギーを持っています。(同じ高さに持ち上げる場合、重いほうが力が必要なことからわかります。)
下のボールの持つエネルギーが上のボールに伝わるので、下のボールが重く、そのエネルギーでより大きく動かしたい場合、上のボールがより軽いのが理想です。
なので、下のボールが上のボールより重い、スーパーボールなら下の直径が大きく上の直径が小さい組み合わせが一番良く跳ね返るはずです。

以前、鉄腕ダッシュで同様のことをしていました。

で、うまくいかないということですが、大小のスーパーボールをただ重ねただけではないでしょうか?
大小のスーパーボールの中心が地面と垂直になるようにしないとスーパーボールがいろんな方向に飛んでしまってうまくいかないはずです。

(1)大きいスーパーボール(下のボール)の中心にまっすぐ棒(ピアノ線とか竹串とか)をさします。(固定すること)
(2)小さいスーパーボール(上のボール)の中心に穴を貫通させます。((1)の棒にさしてもすっぽり...続きを読む

Q高温なのに水滴が蒸発しない現象

料理見習い中のモノですが、高温のステンレスフライパンに関して不思議に思う事があるので質問します。

ステンレスフライパン(=熱伝導率が低い)を使って肉料理をする場合、ステンレスフライパンを充分に予熱するように教わります。

充分に予熱出来たかどうかを判断する方法は三つあります。
1.非接触型温度計でステンレスフライパンの内側表面温度を測る。
2.フライパン、加熱機器(IHIヒーターなど)の強度などの特性ごとに経験値を積み、ストップウォッチで加熱時間計測をして表面温度を推定する。
3.フライパンの内側に水滴を垂らし、この水滴がすぐに蒸発せず、丸い玉となってステンレスフライパンの表面を転がり続ける現象を確認して、充分高温になったと判断する。

1は測定器が必要、2は実験や試行錯誤など膨大な失敗作が必要なので、結局3の方法で簡易的に高温状態を確認することが多いと思います。

そこで疑問なのですが、ステンレスフライパンの表面温度が高いほど、水滴の蒸発までの時間は短くなるという逆比例関係を想像したのですが、実際にやってみると十分加熱された状態では、水滴は丸い玉となって長時間(ながければ10秒近く)フライパン上を液体状態のまま転がり続けます。

なぜ、高温なのに蒸発までの時間が長くかかるのでしょうか?

物理学や水滴の表面形状などの流体力学、その他、科学一般にお詳しいかたより、上記現象を解説頂けると有り難いです。
どうぞよろしくお願いします。

料理見習い中のモノですが、高温のステンレスフライパンに関して不思議に思う事があるので質問します。

ステンレスフライパン(=熱伝導率が低い)を使って肉料理をする場合、ステンレスフライパンを充分に予熱するように教わります。

充分に予熱出来たかどうかを判断する方法は三つあります。
1.非接触型温度計でステンレスフライパンの内側表面温度を測る。
2.フライパン、加熱機器(IHIヒーターなど)の強度などの特性ごとに経験値を積み、ストップウォッチで加熱時間計測をして表面温度を推定する...続きを読む

Aベストアンサー

>十分加熱された状態では、水滴は丸い玉となって長時間(ながければ10秒近く)
>フライパン上を液体状態のまま転がり続けます。

wikipedia ライデンフロスト現象(効果)
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%A9%E3%82%A4%E3%83%87%E3%83%B3%E3%83%95%E3%83%AD%E3%82%B9%E3%83%88%E5%8A%B9%E6%9E%9C
にあるグラフの例だと140から300℃の間がそういう関係。


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