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「じゃあまっすぐいくのにどうしたらいいか。
これ穴開けちゃったんですけれど、私がやるのは、端を1.5cmくらい折って、くるくるくるっと、真ん中辺までぎゅっと折る。
これ、手を離したらまっすぐいくか、ひらひらか。予想としてどうですか。
重さはどうなりますか。折った方に偏りましたよね。今までは均等に分布してたのが、こちら側に偏った。
重いものは重力でもっと強く引っ張られるわけです。そうしたら、予想としては折った方が下がる。下がると縦にまっすぐになる。
まっすぐになって落ちていくと、空気抵抗が小さくなって、しゅーっといくようになる。
こんな話をする予定じゃなかったんですけど、ちょっとこうやると(折ってない方に丸く癖をつける)魔法の絨毯のようにすーっと飛んでいきます。
そのやり方がうまくいかなかったら、それをもっと発展させる工夫をするわけです。」
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【どちらが速く落ちるか?
問題:砂の詰まったフィルムケースと空のケースを同時に同じ高さから落とすとどちらが先に床に着くか?1枚と2枚のコーヒーフィルターではどうか?
○グループで説明を考える
○実験的に検証する
○原理が見えてくる
○発表する】
「フィルムケース。こちらは砂が詰まっています。こちらは空です。
これを同時に同じ高さから落としたらどちらが早く床に着くと思いますか。」
受講者「一緒」
「一緒という意見があがりました。皆さん賛成ですか?」
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「やってみますね。床を見ていてくださいね。
(落とす)
まあほぼ同時に着地していますね。」
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「じゃあこれはどうですか、アメリカのコーヒーフィルター。1枚と2枚。
これを同時に同じ高さから落とす。
フィルムケースの結果でいったら、重さによらないんですよね。今実験から分かったことですから。
じゃあコーヒーフィルターは?
形は同じ。重さは2倍になってるけれど、重さによらない?
やってみますね。」
(落とす)
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(2枚の方が早く落ちる)
「フィルムケースは重さによらない。コーヒーフィルターは重さによる。
なぜ?自分たちで調べてください。
適当にグループになって、自分たちでディスカッションしながら自分たちで確かめてください。」
(コーヒーフィルターとフィルムケースを配る)
(それぞれ話し合う)
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「悩んでる方もいらっしゃるようですけど、どうでしょう。思ったことを伝えてください。途中でもいいです。」
受講者「重さがあれば抵抗が無視できるのだと思います。」
「どんな実験をしてそれを言っているんでしょう。試したことを説明してください。」
受講者「たとえばコーヒーフィルターの上に消しゴムを2つ置きます。そうすると一緒に落ちる。
だから、浮力が、この下からの空気抵抗が、何も乗ってないときにはフィルターを支えられるんですよ。この紙が軽いから。
ところが、消しゴムを乗せた状態だと支えられなくなるから、支えられる上限を超えると一瞬で落ちる」
「ある一定の重さに達してると、多少の重さの違いが影響を及ぼさない?」
受講者「大きい重さになると、空気抵抗を無視して落ちるのだと思います。」
【注:「浮力」は誤り。ここでは空気中を動く物体の空気抵抗の大きさと、重力の大きさの比較が問題。】
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「次に言っていたのが、そのフィルムケース2つで違いが見えないかという話ですね。
フィルムケース2つを落として違いをみることができるかという問題で、そこのグループも話し合っていましたね。」
受講者「あの、いい方法がないんですが、これぐらいの距離で十分終端速度に達するくらいの大きい抵抗を持つような仕掛けをこれにつけてやれば、重さの差が見えてくるんじゃないか、ということです。」
「終端速度までいかなきゃだめですか。」
受講者「いやいや、その、自由落下運動の見方からずれている状況に入れば必ず差は出てくるんですよね。運動の見方からずれる領域まで入れば差が見えてくる」
「要するに終端速度以降?」
受講者「ええ、終端速度に達しつつある」
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