【等速直線運動とICT】イージーセンスとミニ四駆が熱い!

みなさんはイージーセンスを使っていますか?

イージーセンスは扱い方が非常にかんたんなことが特徴のセンサー機器です。実験用に開発をされているので、温度センサ、モーションセンサ、電流センサなど、いろいろなセンサーがいろいろと売られていて、取り替えて使えることができるのも面白いところです。

イージーセンス

 今日はこのイージーセンスを使って等速直線運動と等加速度直線運動について簡単に観察する方法についてご紹介します。x-t、v-t、a-tの各種グラフが同時に表示されるので、見た目にも面白い実験です。

科学のレシピ

用意するもの:

イージーセンス、モーションセンサー(超音波センサ)、斜面、力学台車

イージーセンスの設定方法

① 「グラフ」を選び、測定時間5〜10秒、測定間隔50msにします。

② 3種類「距離・速度・加速度」の3つのデータを同時に設定したいので、それらを設定していきましょう。

ツール > 測定前設定ガイド プレセット関数 > 運動

速度を選びましょう。

公式 > 速度または加速度 > 単位の選択  ?/s のところを m/s にする。

同じように加速度も設定します。

③ グラフを3つ用意する。

グラフオプション > グラフの数 > 3

③ グラフに戻り、y軸の部分を右クリックすると、距離、速度、加速度と変更できるようになります。それぞれ上から距離、速度、加速度のみの表示にしましょう。グラフの上で右クリックをして(軸のうえではない)、「チェンネルの表示・非表示」を選択。表示をしたいグラフのみ選択します。

実験開始!

それでは実験をしてみましょう。

① 斜面を用意して、ワイルドミニ四駆をセットします。

② モーションセンサーの記録ボタンを押して、ワイルドミニ四駆を走らせます。

ワイルドミニ四駆はギアが入っているため、斜面があっても等速直線運動で動いていきます。

実験結果の紹介

きれいな等速直線運動のグラフが出来上がります。3つのグラフはこんな感じです。

速度がガタガタしていますが、ほぼ一定、加速度はほぼ0となっていますね。次に同じ斜面で力学台車をセットして、斜面の上方にむかって軽く押してみましょう。斜面を登ってから、またおりてきます。

この様子をイージーセンスで捉えると、このようなグラフができます。

負の等加速度直線運動が記録できましたね。これは記録テープでは、テープがたるんでしまい、実現ができない実験の一つです。イージーセンスならではの実験といえるでしょう。

ただし記録テープでできる、斜面をおりてから平地を進むという記録をつかって分析する実験については、逆にイージーセンスでは直線的な動きしか捉えることができないのでできません。観測機器によりメリット・デメリットはどうしてもでてきます。

ただモーションセンサーを使えば、何回もやり直して実験ができたり、このデータをExcel等に書き出して分析をしたりすることができますので、実験の幅が大きく広がること間違いありません。

今回の方法であれば同じ斜面を使って、どちらの運動もすぐに見れるので、よかったら試してみてくださいね(^^)

明日開催されるナリカサイエンスアカデミーでも、イージーセンスの扱いについて、実際に触りながらご紹介したいとおもいます。もしよかったら申し込んでみてくださいね(^^) お申込みはすべてウェブから行えます。詳しくはこちらを御覧ください。

夏の鹿児島の実験講座でも紹介する予定です。

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桑子 研(くわこけん)
 1981年群馬県生まれ。サイエンストレーナーとして全国で実験教室やICT活用講演会を開いている。著書は『大人のための高校物理復習帳』(講談社)、『きめる!物理基礎』(学研)など10冊。