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プラレールで競争しよう


1 はじめに

 ある高さにある物体は位置エネルギーをもっている。物体が斜面を下る時、重力がはたらき、速さが増していく。位置エネルギーが運動エネルギーに移り変わったからである。
 そこで、斜面を下った物体の運動の様子について考えてみよう。

2 課題

  同じ高さから斜面を下り、AとBの経路を通ったプラレール(“TAKARA TOMY”の玩具)は、どちらが早くゴールに着くだろうか

3 予想

@

A B
Aの方が早く
ゴールに着く
Bの方が早く
ゴールに着く
同時に    
ゴールに着く

予想した理由を自分の言葉で表してみよう。
   ・車両の走る距離が短いから
   ・上り坂がないので減速しないから
   ・坂道が長いから車両が速くなるから
   ・同じ位置エネルギー分だけ運動エネルギーをもつから
   ・スタートとゴールの場所が同じだから

4 準備

プラレール(“TAKARA TOMY”の玩具
※代用できるものであれば、プラレールでなくてもよい。

直線、坂レール
ブロック橋脚

5 方法

@ 直線や坂レールを使って、経路を組み立てる。

A スタート位置から同時に車両を放す。

B 車両がゴール位置を通る様子を観察する。

6 結果



 坂道が長いBの経路を通った車両の方が早くゴールに着く。

7 考察

・坂道を下る物体を単位時間ごとにモデルで表すと下の図のようになる。

 

経路Aより経路Bの方が水平な部分を進む速さが速いので、Bの方が早くゴールに着く。


8 留意点

・レールの継ぎ目に段差が生じないようにする。
・車両は両手で支えて、同時に放す。



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