オハジキを用いた弾性衝突

レール上で、オハジキ同士・ビー玉同士を衝突させる。

 

【キーワード】


運動量保存、剛体の運動(直線運動、回転運動)

 

【目的】


静止した物体に、同質量の物体を弾性衝突させたとき、運動量が保存することを理解させる。

 

【用意するもの】


材料 個数 備考
プラスチック・レール

1本

1m程度は必要。ここでは、電気ケーブル固定用のレールを使用。

オハジキ

2個

 
ビー玉 2個  

 

【実験時間】


5分

 

【実験手順】


  1. 静止したオハジキに、同質量のオハジキを衝突させる。(結果):衝突させたオハジキは停止する。
  2. 静止したビー玉に、同質量のビー玉を衝突させる。(結果):衝突させたビー玉は減速するものの、停止しない。

 

【教員による説明】


オハジキを衝突させた場合、運動量はほぼ全て受け渡される。一方で、ビー玉を衝突させた場合に、その回転エネルギーは受け渡されない。そのため、衝突させたビー玉は静止しない。

【注意点・備考】


  • 初めて力学を履修する学生には、オハジキの衝突実験だけを示すだけで十分であるすでに物理を履修したことのある学生には、ビー玉の衝突実験も示し、衝突させたビー玉が静止しない理由を考えさせるとよい。
  • 回転エネルギー、後で履修する内容なので、ここでは軽く触れる程度にする。

【動画】


 

 

【記事作成者】


三浦 裕一(名古屋大学理学研究科)

最終更新日時: 2014年 05月 12日(月曜日) 15:07