斜面を用いた回転エネルギーの理解

斜面をゆっくり転がり降りる軸つき円盤は、地面に着くと急に加速する。

 

【キーワード】


剛体の運動(回転運動)

 

【目的】


回転運動がエネルギーを持つことを、直感的に理解させる。

 

【用意するもの】


材料 個数 備考
コの字状の板

1組

斜面として使う。物理実験準備室で借り入れ可能。

軸の付いた円盤

1個

物理実験準備室で借り入れ可能。

厚太の輪ゴム 3つ 斜面に張り、円盤が滑り落ちないようにする。また、円盤の中央に張り、円盤が真っ直ぐ進むようにする。

 

【実験時間】


5分

 

【実験手順】


軸のついた円盤を斜面で転がす。(結果):斜面では、円盤は軸で回転しながらゆっくりと降りるが、床に円盤が接地した瞬間に急激に速度を上げる。

 

【教員による説明】


円盤を斜面で転がすと、物体のもつ位置エネルギーが回転エネルギーに変換される。床に円盤が接地した瞬間に、回転エネルギーは並進の運動エネルギーに変換される。そのため、円盤は速さを急激に上げる。

 

【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 9日(金曜日) 06:21