一般小学生
まとめ
【定義】
斜面上のどの位置から物体を転がし始めるかという、地面からの垂直な高さ。
まとめ
斜面を転がる球の運動において、はなす高さが高くなると飛び出す速さと水平方向への飛距離が増大する。一方で、球の重さや斜面の傾きが変化しても、はなす高さが同一であれば飛距離は変化しない。衝突によって物体を動かすエネルギーの大きさは、はなす高さと球の重さの両方に比例する。
解説
斜面を運動する物体が持つ位置エネルギーの大きさは、地面からの垂直距離である「はなす高さ」によって決定される。
斜面を下るにつれて位置エネルギーは運動エネルギーへと変換され、物体は加速していく。実験結果によれば、はなす高さを4倍に設定すると、斜面下端での速さは2倍になり、水平方向に飛び出す距離も2倍になるという規則性がある。
物体の質量や斜面の傾斜角度を変更した場合でも、はなす高さが同じであれば水平飛距離に影響は出ない。しかし、物体が衝突した木片を移動させる仕事の量、すなわちエネルギーについては、はなす高さだけでなく、物体の重さ(質量)にも比例して大きくなる性質を持っている。
補足
重さや傾きが飛距離に影響しないのは、空気抵抗や摩擦を無視した場合、斜面を下る加速度や滞空時間が幾何学的な条件によって決定されるためである。
参照: 学習指導要領準拠資料
小学生のみなさんへ
斜面の高いところからボールをころがし始めるとき、地面からの垂直な高さを「はなす高さ」といいます。
ボールをはなす高さが高いほど、転がるスピードは速くなり、ジャンプ台のような斜面から飛び出したあとに飛ぶきょりも長くなります。たとえば、高さを4倍にすると、スピードは2倍になり、飛ぶきょりも2倍になります。
ボールの重さを変えたり、坂道の急さを変えたりしても、はなす高さが同じなら、ボールが飛ぶきょりは変わりません。
ただし、ボールが木片(もくへん)にぶつかって動かす力は、高さが高いほど、そしてボールが重いほど、大きくなります。
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