まとめ
【定義】
運動する物体が他の物体に衝突した際に与える力のこと。物体の質量が大きく、速度が速いほど、その衝撃は大きくなる。
まとめ
球をはなす高さが同じであれば、球の重さや斜面の傾きが変化しても、水平方向に飛ぶ距離は変化しない。
衝突した物体を動かすエネルギーは、球をはなす高さおよび球の重さの両方に比例して大きくなる。
解説
物体が斜面を下る際、重力の作用によって加速し、下るほど速度が増す。このとき、物体の移動間隔を一定時間ごとに観察すると、下方に行くほど間隔が広がる等加速度運動の様子が確認できる。
斜面を離れた球が空中に飛び出した後の水平飛距離は、初速度によって決定される。実験によれば、はなす高さを4倍にすると飛び出す速さは2倍になり、それに伴い水平飛距離も2倍になる。一方で、物体の質量や斜面の傾斜角は、同じ高さから開始する限り水平飛距離に影響を与えないという特性がある。
物体が木片などの静止した対象に衝突した際に、その対象を移動させる能力は「仕事」の大きさに相当する。この衝撃のエネルギーは、物体の質量(重さ)に比例し、さらに位置エネルギーの基準となる高さにも比例する。したがって、より重い物体をより高い位置からはなすほど、木片を動かす距離は長くなる。
補足
物体の質量や斜面の傾きが飛距離に影響しないのは、水平方向の初速度が同じであれば、落下までに要する時間は高さのみに依存するためである。
参照: 学習指導要領準拠資料
小学生のみなさんへ
動いているボールが、木片(もくへん)などの物にぶつかったときにだす力のことを「しょうげき」といいます。ボールが重いほど、そして動く速さが速いほど、この力は大きくなります。
坂道でボールを転がす実験では、ボールをはなす高さが高いほど、飛びだすスピードが速くなり、遠くまで飛んでいきます。不思議なことに、ボールの重さを変えたり、坂の角度を変えたりしても、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。
一方で、ぶつかった木片を動かす力は、ボールの重さとはなす高さの両方が関係します。ボールが重くなるほど、そして高いところからはなすほど、木片を遠くまで押し動かすことができます。
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