歩きながら、物体を自由落下させる

  
対象等
中学生から高校生まで
目的
歩きながら物体を自由落下、又は垂直に投げ上げると、物体はどこに落下するかを確認する
準備
硬式テニスボールのような、ちょっと大きめの目立つボールまたは力学台車とジャンピング・トーイ
実験場所
教室だと少し狭いかも、5mぐらいまっすぐ歩けて、少し天井が高いところ
方法  
1 歩きながら自由落下

 生徒を私の歩く姿が見える場所に集めます。ボールを頭上に持ち、静止の状態でボールを自由落下させると、どこに落ちるかを尋ねます。当然足元に落ちる、という答えが来るはずです。

 そこで今度は一定の速さで歩きながら落とすとどうなるかと問いかけます。積極的な学校ならすぐ正解を言い当ててしまうかもしれませんが、では理由はと聞くとそう簡単には説明できないはずです。

 実際にやってみます。と言いながら、歩き出し自由落下。ボールが床に衝突した時点で歩くのをストップ。

 落下地点と私の足元を比較させます。分かりやすいように、床が汚れてもいいのなら、ボールにチョークの粉をつけておくといいかもしれません。

2 歩きながら投げ上げ

 先ほどと同様ですが、垂直に投げ上げるのは結構難しいし、意図的に斜めに投げていると勘ぐられる場合もあります。天井が低いとすぐ落ちてきてしまうので、これもまた難しい点です。

 
力学台車にジャンピングトーイを乗せて行う実験もよく紹介されています。
注意点
 ・ 特にありませんが、一定の速さで歩くために、予備実験が必要かも
 ・ どの単元で実施するのかが難しいです。私は水平投射や斜方投射で主に使っていましたが、慣性の法則の実証にもなりそうです
結果
 見るだけの実験です。もちろんボールは足下に落ちます。広い空間があれば自転車でやっても良いかもしれません。実験そのものもあっという間に終わってしまいます。投げ上げの方は予備実験をやった方がいいのですが、やらなくてもまあ結構うまくいきます。
考察
応用等
 
 ・ なぜ足元に落ちるのか
 ・ 力がはたらいていないのに、なぜ水平方向に移動するのか
 ・ 新幹線や航空機のような、速い乗り物の中で同じ実験をやったらどうなるのか
 ・ 地球の自転まで話を膨らませたり、慣性系や相対速度の話もできそうです 
備考
特にありません
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