運動の解析はどっちがいい?記録テープとセンサーの違いと活用法


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国際バカロレア校認定の教科書では、センサー系の機器をつかった実験が標準となっています。
なぜこのようなセンサー系の機器を使うのでしょうか。

例えば物体の運動であれば、台車と記録タイマー・テープをつかった実験で充分なはずです。
ぼくもなぜ力学で使うのか、その理由がよくわかりませんでしたが、
実際に自分で使ってみてからは、その理由がよくわかりました

そんなセンサー系をなぜつかうのか?ということについて、
斜面上を動く台車の様子を例に、今日はご紹介したいと思います。

科学のレシピ

まずは実験方法についてご紹介します。

用意するもの:

力学台車、白い板、センサー(イージーセンス)、斜面

手順:

1 台車に白いボードをはる。

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2 台車を走らせながら、イージーセンスを使って、距離のデータをとっていく

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3 斜面の傾きを調べておく

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iPhoneアプリで調べてみました!

4 データを解析して、台車の加速度の理論値と比較する。

ではセンサーを使うと、何が良いのかについてみていきましょう!

わかりやすい!演示に便利!

まずセンサー系を使うと良いところは、リアルタイムで動きがデータ化されていくことです。こちらの動画を御覧ください。

このようにリアルタイムにグラフに描かれていくため、何を計測しているのかが、
非常にわかりやすいのですね。演示実験として全体に見せるためにも、1つはほしい機器なのです。

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設定画面はこんな感じです。時間レンジも変えることが可能です。

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今回は測定時間5秒、測定間隔20m秒でやってみました。

何度も繰り返し実験可能

例えば記録タイマーとテープを使った実験だと、1時間の授業内で全員のデータを取ろうと思うと、
かなり慌ただしい実験となります。記録テープを切って、台車に貼り付けるなどの作業に、どうしても時間をとってしまうためです。

何度も同じ実験をやって、複数のデータで検証することはできません。

でもセンサー系のソフトを使うと、何度もすぐに行なえます
さらには、そのデータをエクセルに吐き出して、解析することもできます

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ただし、解析については、記録タイマーのほうがアナログな切って、貼っての解析でわかりやすいという側面もあります。このあたりは、両方やってみたりすることも必要になるかもしれません。

でもエクセルを使ったデータの解析は、社会で活躍するためにも必須ですよね。
生徒に行わせるのなら、センサー系の機器は不可欠です。

可視化できる

また後日紹介すると思いますが、可視化できるというのも大きな利点です。

力学系なら、振り子の運動や、斜面上の運動など、もともと目にみえるものをデータ化するので、
あまり大きなメリットはないのですが、音や電気など目には直接見えないモノ
データとして取り込んで、グラフで表示できるというのが、すばらしい効果を発揮します。

このような利点のあるセンサー系のソフト。
なぜか日本で作っているものがあまりありません。
そもそも欧米で古くから教材として使われていたことが原因だったようです。

残念ですよね。日本の企業も教材用にぜひ開発してほしいところです。
なんとなく、こういったもの得意な気がしますよね!

ちなみに私はナリカさんのイージーセンスをつかっています。
3リンクスというものと、センサーとPCをつないで使っています。
一番安く使えるパターンですが、PCのソフトも扱いが楽なので、
おすすめです。

みなさんはどんな実験をしていますか?(^^)

面白いものがあったらぜひ教えて下さい!

 

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動画授業をはじめました。


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