ハンマーを投げて物理を視覚化！スマホアプリで暴く「重心」の美しい軌跡
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
ストロボ写真が気楽に撮れる時代になった！
みなさんはストロボ写真を見たことがありますか？理科の教科書を開くと、ボールが放物線を描いて飛んでいく様子や、走っている人のフォームが分解写真のように写っているページがありますよね。「あれ、どうやって撮ってるんだろう？」と不思議に思ったことはありませんか？あれは、真っ暗な部屋でカメラのシャッターを開けっ放しにし、パッ、パッ、パッと等間隔で光を当てることで、動いている物体のその瞬間ごとの位置を1枚の写真に焼き付けるという特殊な撮影方法なんです。
「やってみたい！」と思っても、専用の機材や暗室が必要で、自宅で気軽に…というわけにはいきませんでした。しかし、時代は変わりました。今はiPhoneアプリにコマドリアプリツールがあります。このアプリは、風景の中で動いているものだけを自動で判別し、その軌跡を1枚の写真に合成してくれるんです。今日はこのアプリを使って、複雑な動きの中に隠された「物理の美しい法則」を暴く実験を紹介したいと思います。
ストロボ写真は効果な機材と、部屋を暗くすることが普通は必要ですが、iPhone等のコマ撮りアプリ（ストロボ写真アプリ）を使うと、明るい場所でもストロボ写真風の写真をとることができます。
この写真は実際に教室でボールを投げたときの様子です。ボールが放物線を描いて飛んでいく様子がよくわかりますね。授業の１回目で全員でボールの動きを観察して、タブレットを生徒に渡して撮影しました。そして２回目の授業のために、今日はこれをB５用紙に２枚はりつけて、B６にして全員に配る用意をしました。
赤と青のペンをつかって、水平方向と鉛直方向にボールの動きを分析してみると、
このように水平方向は等速直線運動、鉛直方向は、１次元の鉛直投げ上げ運動となりました。ボールはこうなったけど、ハンマーならどうなるのでしょうか？形が丸くないから、こんなに上手くいかないのかな？
用意するもの
木槌（ゴムのハンマーでも可）、ビニールテープ、iPhoneアプリ
※注意：放り投げても床が傷つかないよう、先が木やゴムでできたハンマーを使いましょう。周囲の安全には十分気をつけてくださいね。
方法
① まずは準備です。木槌の重心（バランスが取れる点）を探します。指一本で木槌を支えてみて、ちょうど釣り合う場所を見つけましょう。そこに目印としてビニールテープを巻きます。② iPhoneアプリを立ち上げて、撮影の用意をします。カメラマン役が一人いるとスムーズです。
③ 撮影ボタンをタップして、ハンマーを回転させるように放り投げます。気分はスーパーマリオのハンマーブロスです！
④ 撮影後、アプリ内の「時間間隔のツマミ」を動かして、影が重なりすぎない良いバランスに調整します。
⑤ できた画像を紙に印刷して、木槌の重心（テープの位置）をペンで追ってなぞってみましょう。
⑥ 数学で習う２次曲線（放物線）と重ねあわせてみます。以上です。簡単ですよね(^^)実際の様子を動画でもご紹介します。クルクル回っているのに、ある一点だけは規則正しく動いているのがわかります。
金槌の重心（テープを巻いたところ）を目立たせてみましょう。図形ソフトで放物線を描き、写真と重ねあわせてみます。
透過して２枚を重ねるとさらに面白い結果が見えてきます。
縦横比を調整して重ねると、驚くほどぴったりと一致します。
「質点」の動きを追うということ
ハンマー全体を見ると、持ち手はあっちこっちを向いてクルクルと回転し、まるで不規則に暴れまわっているように見えます。しかし、重心だけに注目すると、そこには美しい放物線が描かれていました。物理学（力学）では、物体を大きさのない質量のかたまり、すなわち「質点（しつてん）」として考えて、その運動を数式で記述します。
「大きさがあるものの動きなんて、複雑すぎて計算できないよ！」と思うかもしれませんが、実は「重心」さえ追えば、どんなに複雑に回転している物体でも、その移動ルートはシンプルな数式で完璧に予測できるのです。これが、物理学が持つパワーであり、カオスに見える世界から法則を見つけ出す醍醐味です。もちろん現実世界では、空気抵抗や風の影響を受けますが、それらも数式に加えれば、ロケットの軌道計算のように極めて正確な予測が可能になります。
今回のハンマーの実験は、「日常に潜む数理曲線」などの書籍でも紹介されている有名な事例です。しかし、本で読むのと、自分のスマホで撮影して「本当に放物線になった！」と実感するのとでは、感動の深さが違います。ぜひ、休日の公園などで安全に配慮しながら、物理の法則をその手で撮影してみてください。
合わせてシミュレーションも触ってみましょう。
お問い合わせ・ご依頼について
科学の不思議やおもしろさをもっと身近に！自宅でできる楽しい科学実験や、そのコツをわかりやすくまとめています。いろいろ検索してみてください！
・科学のネタ帳の内容が本になりました。詳しくはこちら
・運営者の桑子研についてはこちら
・各種ご依頼（執筆・講演・実験教室・TV監修・出演など）はこちら
・記事の更新情報はXで配信中！
科学のネタチャンネルでは実験動画を配信中！
５月のイチオシ実験！
キーンと冷えるドライアイス！気温が上がってくるこの時期・ドライアイスを使った昇華・凝結・等速度直線運動の実験はいかが？
液体ゼロ！ドライアイスが消えるまでの３時間を科学する（昇華・凝結・等速度直線運動）
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- 4月30日（木）「THE突破ファイル」（日本テレビ）の科学監修を担当しました。
- 5月8日（金）理科教育ニュースを担当しました。
- 6月14日（日） 千葉大学インスタレーション「探究」にて講師を務めます
- 6月26日（金） 千葉大学の公開研究会（中学理科について授業公開予定）
- 7月18日（土） 教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
書籍のお知らせ
- 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
各種SNS（更新情報をお届け！）
X(Twitter)／instagram／Facebook（日本語）
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
