振り子で実感！力学的エネルギーの保存についてスーパーボールで覗き見る！
今回は「力学的エネルギーの保存」に関する実験を、身近な道具で簡単にできる方法を紹介します。自分の手で実験して体感するともっと面白くなるんですよね。
力学的エネルギーの保存って？
中学校の教科書にも力学的エネルギーの保存が出てきますが、実験が載っていないことが多いんです。「力学的エネルギーが保存される」と言われても、実際に目で見て感じる機会が少ない。だからこそ、今回はその「エネルギーの変化」を観察できるて、検証できる実験の方法を紹介します。
高校の教科書では、自由落下や振り子を使った実験がよく出てきます。けれど、振り子の実験ってちょっと難しいんですよね。テクニックが必要だし、結果が思った通りに出ないことも。そこで、もっと手軽にできて、しかも実験キットを使わずに家にあるものでできる方法を考えました。
用意するもの
さあ、準備するものはこちら！
•スーパーボール
•画鋲
•紐
•割り箸
•包含紙をハードケースに入れたもの
•DVDケース
えっ、こんな道具でできるの？と思うかもしれませんが、不思議ですよね。どんな風に実験を進めるのかは、ぜひこちらの動画で確認してくださいね！
振り子を作る時に、割り箸に紐を通すときのコツです。真ん中から糸が垂れるようにします。
ビースピのセンサー部に通るように糸の長さを調節します。
方眼紙を立てることで、ボールの高さが計りやすくなります。ボールの下端をはかります。
方眼紙を後に立てて、その方眼紙をつかって実験を行うと、精度が増して、正確な実験ができるようになります。
以下は解析結果ですが、落差が3cmのとき、８cmのとき、１３cmのとき、１８cmのときの４回で実験を行っています。生徒がとったデータなのですが、落差が3cmのとっきは大きなずれがありますが、それ以外のときはかなり似た値となることが確認できます。
実験結果の一例
有効数字の計算が出てきます。
考察としては、力学的エネルギーが保存をしていると言えるのか？についてや、なぜ１の結果だけ前後でうまくあわないのか？などを考えさせたいところですね。後日実験道具も撮影をして紹介できればと思っています。
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