ニュートンも驚く！？Scratchで「重力の足跡」を可視化する物理実験
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
「もしも、目の前で落ちるリンゴが『透明な足跡』を残していたら…？」
そんな想像をしたことはありませんか？かつてアイザック・ニュートンは、木から落ちるリンゴを見て「万有引力」の着想を得たという伝説があります。物体が落ちるという、あまりにも当たり前の現象。しかし、その裏側には数学的で美しい物理の法則が隠されているのです。
今日は、そんな落下のドラマをスマホやPCで手軽に体験できるデジタル教材をご紹介します。
電車の中で生まれた「動く物理」
この教材、実は移動中の電車の中で制作を開始しました。iPadアプリの「Pyonkee」を使って下書きをし、その後に「Scratch（スクラッチ）」で本格的な編集を加えて完成させた1次元の放物運動シミュレーターです。まずは、以下のリンクから実際にリンゴを動かしてみてください！
Youtubeで見たい方はこちらからどうぞ。
「重力」が描く軌跡を視覚化する
このシミュレーターでは、画面上のボタンを押すとリンゴが動き出します。現実の世界では一瞬で終わってしまう落下運動ですが、この教材では「リンゴが通ったあとの軌跡」が表示されるように工夫しました。リンゴが落ちるにつれて、軌跡の間隔がどんどん広がっていくのが見えるでしょうか？これこそが、速度が一定の割合で増していく「等加速度直線運動」の証拠なのです。
「初速度」を変えて物理の世界をコントロール！
この教材では、単に落とすだけではなく、さらに踏み込んだ実験が可能です。
1. 自由落下
静かに手を離して落とす、もっとも基本的な運動です。
2. 鉛直投げ下ろし
勢いをつけて下に投げつけます。最初からスピードがある場合、軌跡はどう変わるでしょうか？
3. 鉛直投げ上げ
上に向かって放り投げます。最高点に達した瞬間に速度がゼロになり、そこから再び加速しながら落ちてくる様子が観察できます。
「投げ下ろし」と「投げ上げ」については、初速度を自由に変更できるように作りました。数値を大きく変えてみるだけで、リンゴの動きは劇的に変化します。
科学の好奇心は「遊び」から始まる
もともとは学校の授業で復習用に見せられるように作成したものですが、パラメーターをいじりながら「もし、もっとすごい速さで投げたら？」と試行錯誤するのは、立派な科学の探究です。
公式を覚えるだけでは退屈な物理も、自分でリンゴをコントロールしてみると、「なるほど、こういうことか！」という発見に変わります。中学生の皆さんも、大人の皆さんも、ぜひこのリンゴで重力を操る楽しさを味わってみてください。
もし興味を持っていただけたら、ぜひいろいろな設定で遊んでみてくださいね！
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