単振動まるかわり実験!力センサと距離センサの二刀流

ケン博士
サイエンストレーナーの桑子研です。このサイトで科学を一緒に楽しみましょう。 

今日の授業でイージーセンスV-Hub8の距離センサ(超音波センサ)と力センサを使って、単振動のおもりの動きと、そのときの張力の関係(加速度に相当)をリアルタイムで演示しました。こちらが実験結果です。距離と加速度の関係がちょうど反対になっているということがよくわかりますよね。


赤が距離センサ、青が力センサの結果

単振動の話をどこからはじめたらいいのか、切り口にこまることがあるかと思いますが、ぼくはまずは物理現象を見せて、単振動の様子をx-tグラフを観察します。

そしてこの運動をするときの速度や加速度を数学的に微分によって求めてみます。これが何を示すのか?というのを確認をするために、今回の実験を演示出みせます。

その後、直感的に円運動の影として単振動をとらえると、どのような速度や加速度の影が映るのか?ということを作図しながら、数式との関係性の理解を深めるというようにすすめています。

最後に自作に円運動と単振動シミュレーションで確認します。

というような感じで勧めています。

今回紹介した実験はとてもおもしろいので、距離センサと超音波センサをおもちでしたら試してみてください。

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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。