物理が身につく!動きながらボールを鳥にぶつけるゲーム

ケン博士
サイエンストレーナーの桑子研です。 

モンキーハンティングのプログラムがうまく組めたので、今度は動く車(等速)からボールを鉛直上向きに初速度をつけて投げ上げて、鳥にボールをぶつけるという教材を作ってみました。

こちらもよくある物理の面白い実験んではあるのですが、もともと等速直線運動をする車に乗っている物体はその方向に速度をもっているため、上に投げ上げた物体は外から見た人からすると放物運動を描き落下をしてきます。

重力は鉛直下向きにはたらくので、鉛直方向の速度変化は起こるのですが、水平方向の速度変化は起こらず、一定の速度で進みずつけるので、どの場面をきりとっても、下の車はボールと同じ位置にいます。そのため、落下してきたボールはまた車の上におちて、回収されていきます。

これは動いている新幹線の床の上でジャンプをしても、乗っている人から見ると同じ場所に落ちてくるということと同じで、静止系から見ていると、放物運動を描いていわけです。不思議でちょっとおもしろい現象ですよね。

私の作ったプログラムでは、鳥を中央において、鳥にボールを狙ってぶつけるということを通して、ゲーム化させました。鳥をねらうため、画面中央でボールが放物運動を描くようになり、観察しやすくなります。

またスタートを押すたびに速度が変化するのも工夫をしてみました。いろいろな速度で鳥を狙えるようにしています。どんな速度で動いていたとしても落下時間は変わりません。

速度3で動いている様子

 放物運動の単元は、ちょっと退屈なところもありますが、このようなゲームのような遊びのような教材を用意していけば、少し生徒が興味を持てるようになるのではないかなと思っています。

最終的には生徒に同じ作品作りをさせて、横方向を等速に、縦方向を負の加速度運動にすると、二次元の放物運動を描くということを体験させるような講座を開こうと思っています。

みなさんはどんな教材を使っていますか?もし面白いものを作っていたら、ぜひ教えて下さいね!

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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。