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4 物体の力学的エネルギーについて調べるため,次の(実験1)と(実験2)を行った。
なお,(実験1)と(実験2)では,金属球にはたらく摩擦力や空気の抵抗は無視できるものと
する。
(実験1)0 目盛りを付けた直線状の2本のレールを組み合わせて,図1のような斜面と水平面
がなめらかにつ
図1
ながる装置をつ
斜面
金属球
目盛りを付けたレール
くった。
の 25gの金属球
高さ
を,水平面から
水平面
の高さが10cmと
なるように,斜面上に置いて,1秒間に10回の割合で発光するストロボスコープの光
を当て、静かに手を離した。このとき,ストロボスコープの光が当たったときの金属
球の位置を記録した。
金属球を置く高さを20cm, 40cmに変えて,②と同じことを行った。
の 金属球の質量を50g,100gに変えて,②, ③と同じことを行った。
表1は、(実験1ののと③で,ストロボスコープの光が当たったときの金属球のそれぞれの位
置を,斜面上で手を離した位置からの移動距離として順に示したものである。
表1
手を離してからの時間 (s)
0.0|0.1|0.2| 0.3| 0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
手を離した位置高さ10cm| 0.0| 2.0|8.0|18.0| 31.5| 45,5 59.5| 73.5| 87.5| 101.5
からの移動距離高さ20cm| 0.0| 2.0
[cm)
8.0 18.0|32.0| 50.0|70.0| 90.0|110.0| 130.0
高さ40cm
0.0| 2.0|8.0|18.0| 32.0| 50.0| 72.0| 98.0
126,0|154,0
(実験1)ののでは,金属球の質量を50 g,100gに変えても表1と同じ結果が得られた。
(実験2)0 図2のように,軽い木片に切り込みを入れ,定規を切図2
木片
定規
り込みに差し込んでその木片に固定した。
の 図3のように,水平面のレールの両側にレールと同じ
高さの板を置き,さらに,①の定規を本の背と平行にな
るように差し込んだ厚い本を,板の上に置いた。
25gの金属球を,水平面からの高さが10cmになるように,斜面上に置いて,静かに
手を離したところ,金属球は斜面と水平面を運動し、その後,定規を固定した木片に
衝突した。このときの定規の移動距離(cm)を測定した。
の 金属球を置く高さを20cm, 40cmに変えて,③と
同じことを行った。
6 金属球の質量を50g,100gに変えて,③, ①と
同じことを行った。
切り込み
木片
本 定規
板
図3
金属球
木片
本
定規
d
ー(6 )一
板
OM4(090-33)