是非皆さんもショートテニスチャレンジしてみて下さい。
（一同）バイバ〜イ！ショートテニスの詳しいルールは番組ホームページを見て下さい。
学校でショートテニスを楽しむ方法など解説してますわよ。
上からボールが落ちてきて電車の受け皿に入ります。
これはタイミングを合わせてボールを入れるゲームです。
柱の上にボールがセットされています。
スイッチを押すと落下します。
１秒前の所で落とすと…。
早すぎました。
もう少し近づいてから落とすと…。
遅すぎました。
ボールの高さは…
（ブツリン）さあ何秒前の所でボールを落とすとうまく入るかな？
（２人）こんにちは。
バリバリの理系女子黒田有彩です。
現役高校生熊谷知博です。
「物理基礎」元気に…。
（２人）始めましょう！今ボールを落とすゲームを見てもらったように今日のテーマは落下運動。
物が落ちる事だよね。
そう落下する物体がどんな動きをするのかを解き明かせばさっきのボール落としゲームが成功するって訳。
なるほど。
うん。
そこで今日は…ではまず落下運動の特徴から見ていきましょう。
さあ熊谷君早速問題だよ。
うん。
このりんごと紙風船これを同時に落としたら…ねぇ食べ物を床に落としたらいけないでしょ。
これは作り物のりんご。
本物じゃないの。
へぇ〜こんなのがあるんだね。
まぁいいからいいから。
これどっちが先に落ちると思う？それはりんごでしょ。
何で？なるほどね。
じゃあ落としてみるね。
いきます。
えい！うんまぁりんごの方が先に落ちたね。
じゃあ第２問。
このりんごと紙風船同時に落としたら…何言ってんの。
今りんごの方が先に落ちたじゃん。
フフフ…。
えい！えっうそだ…。
いきま〜す。
えい！えっやべっ…。
ほら熊谷君不正解。
そんな…。
ずるいよ。
まぁまぁ。
１回目に紙風船が遅く落ちたのは…つまり空気に邪魔されて遅くなったの。
でも２回目は風船を丸めたから空気抵抗が小さくなってほぼ同時に落ちたっていう訳。
だから？これが落下運動の特徴なんです。
これは内部の空気を抜く事のできるガラス管です。
この中にティッシュペーパーの切れ端と小さなりんごを入れて同時に落下させます。
まず空気の入った状態です。
スローモーションで見てみましょう。
りんごはすぐに落ちますがティッシュはゆっくりと落ちていきます。
では…さあ同時に落ちるでしょうか。
ティッシュもりんごも同じように落ちていきます。
はい。
今回落下運動についてお話し頂くのは大津豊隆先生です。
先生よろしくお願いします。
はいお願いします。
講師の大津豊隆です。
今の実験のように空気を抜いた状況ではりんごとティッシュペーパーが同時に落ちるのが見えました。
これは地球上のどのような物体に関しても成り立ちます。
例えば…これは空気抵抗のない状況では同時に落下するという事です。
はい。
物体の運動を調べる時には速度や移動距離に注目しましたね。
今回の落下運動でも…という事なんですね。
はい。
一定時間後の速度も落下距離も同じ。
これが落下運動の特徴なんです。
りんごをおよそ２ｍの高さから落とします。
スローモーションで見るとだんだん速くなっているのが分かります。
０．１秒ごとに止めてみましょう。
こちらはりんごの落下運動を０．１秒ごとに止めた写真です。
では熊谷君。
この結果から落下運動のどのような特徴が分かりますか？だんだん速くなっているのが分かります。
はい。
そうですね。
一定時間ごとの距離の差がだんだん大きくなっている。
という事は…この一定時間ごとの…その結果をグラフで表してみましょう。
そうするとこのようになります。
だんだん速くなっている事が分かりますね。
この点をつないでみるとこのような傾向が見られます。
ではｖ−ｔグラフが直線であるという事からどのような事が言えますか？はい。
ｖ−ｔグラフが直線という事は加速度が一定という事です。
そうよく覚えてました。
落下運動は加速度が一定。
これは落下運動のとっても重要な特徴だよね。
ではその…ん？このグラフから落下運動の加速度を求めてみましょう。
そこでこのグラフを１秒まで延ばします。
このグラフから１秒の時の落下速度を読み取ると９．６ｍ／ｓである事が分かります。
つまり…加速度はそれを１で割って９．６となります。
はい。
先ほどの実験では…でももっと精密な実験をすると実は落下運動の加速度はこちら。
これが教科書にも載っている落下運動の加速度なんです。
９．８？そう。
空気の抵抗を考えなければどんな物体も落下し始めて…それってすごい加速だよね。
そうなの。
私たちが乗るジェット機が離陸する時の加速度が大体３ぐらいだから落下の加速度がいかに大きいかっていうのが分かるよね。
ではまたまた問題！ん？つまり物を落とすのは何かっていう事。
ピンポ〜ン！落下運動の原因は地球の重力。
だから落下運動の加速度を…。
ジャ〜ン！重力加速度っていってｇの記号で表すの。
次はこの重力加速度から重力の大きさを求めます。
ん？物体は重力によって落ちる。
その時の加速度は９．８。
だったらこの値から重力の大きさが分かるんじゃないかな。
はい。
ではこの２００ｇのりんごに働く重力の大きさを求めてみましょう。
はい。
ここで思い出して頂きたいのがこちらです。
この式を物体に当てはめて物体に働く重力の大きさを求めてみましょう。
先ほど落下運動では重力加速度はｇで表現されましたのでｇで書き換えておきます。
それから物体に働く重力はｗで表されますのでこれを書き換えておきましょう。
今物体に働く重力の大きさを知りたいので先頭に持ってきました。
物体に働く重力加速度の大きさは具体的には９．８です。
この式を使うと物体に働く重力の大きさを求める事ができます。
今りんごの質量は２００ｇです。
ですのでこの値を代入します。
単位がＮですからｋｇに直します。
そうすると…１．９６Ｎとりんごに働く重力の大きさが求まります。
じゃあ僕は体重が５０ｋｇだから…４９０Ｎの重力が働いてるんだね。
有彩さんは？えっ？今日の手ほどきはこれ体重計。
私の体重は秘密だけどこの体重計にも加速度に関係する秘密があるんです。
知りたい？それは地域設定という機能。
例えば普通は北海道本州四国九州そして沖縄この３つの地域に分けて使う場所を決めているんです。
それはなぜでしょうか。
それは…例えば…ね？ちょっとだけ違うでしょ。
だから体重計を使う時はその場所の…でもどうして場所によって重力加速度が違うのか。
それも知りたいね。
それはねこの地球に関係があるの。
地球がこんなふうに自転している事はみんな知ってるよね。
その自転によって地球上には遠心力が働くんです。
その遠心力の大きさは北極や南極では小さくて…だから地球上の物体に働く重力と重力加速度は場所によって違ってくるんですね。
私たちがふだん使っている体重計にも地球の動きや仕組みに関係があるというお話でした。
はい。
今日ここまでの学習で落下運動は…である事が分かりました。
ではいよいよこの落下運動を式で表していきましょう。
それができればボール落としゲームがうまくできるんだね。
そのとおり。
それでは先生お願いします。
はい。
といっても落下運動の式はこれだけです。
えっこんなに簡単？はい。
これはｔ秒後における落下速度ｖとｔ秒後における落下距離ｙを表しています。
ここでの特徴は落下速度ｖは時間ｔに比例してるという事。
それから落下距離ｙは時間の２乗に比例してるという事なんです。
重力加速度の値は９．８でしたからこの値を代入します。
そうするとこのように表されます。
はい。
この式によると地球上でどんな物体も１秒間で４．９ｍつまり５ｍくらい落ちるって事が分かるよね。
じゃあその下の式を使えばボール落としゲームがうまくいくんだね。
そのとおり。
ボールの高さは１ｍ。
だからボールが１ｍを落下する時間を求めればいいという事だ。
さあこの式を使って計算してみましょう。
うん。
ｙ＝４．９ｔのｙに１ｍの１を入れて…この両辺を４．９でそれぞれ割って入れ替えると…これを計算すると…だから…だからこれは…うん。
つまり０．４５秒前に落とせばボールがうまく入るよ。
さあどうだろうね？ではやってみましょう。
熊谷君電車が０．４５秒前の所に来た時にスイッチを押してね。
いいよ。
はい。
じゃあいきますよ。
出発進行！お〜やった〜！お〜！いや〜僕の計算どおりだったね。
うわっ何このどや顔。
でも熊谷君が偉いんじゃなくて…誤解しないでよね。
まぁそうだけど…。
でもさそもそも…えったまにはいい事言うじゃん。
そうこの式はどこから出てきたのか。
ポイントは…だから前に学習した等加速度直線運動を表すこの式がそのまま使えるんだ。
初めの速度初速度がｖ加速度がａの時ｔ秒後の速度ｖは…ｔ秒後の移動距離ｘは…これが落下運動でも使える。
そして落下運動の場合は初速度は０だからこれはなくなる。
加速度は重力加速度ｇ。
また縦向きの運動だから移動距離をｙとする。
これが落下運動のｔ秒後の速度と落下距離を表す式。
最後にｇを９．８とするとほらこれでさっきの式になったね。
試してみよう。
今日使うのはこれ。
棒に１ｃｍ刻みの目盛りが付いています。
熊谷君私がこの棒を落とすからこんなふうにつかんでくれる？ん？何の実験？これは熊谷君が棒をつかむまでの距離で反応時間が分かるの。
という事は…。
まぁいいからいいから。
ちゃんと手を広げて手の上に０を合わせて…。
じゃあいくよ。
あ〜っ！見てあれ！あっ…。
これはひどいよ有彩さん。
もう一回。
え〜しょうがないなぁ。
じゃあはい。
もう一回やるよ。
ちゃんと手の所に０来てるかな？うん。
どうだった？１３ｃｍ。
つまり熊谷君がつかんだのは０．１３ｍの所でした。
これで熊谷君の…あっそうか！さっきと同じだね。
そうそう。
そういう事。
このさっきの式のｙの所に０．１３ｍとすれば棒の落下時間つまり熊谷君の反応時間が分かるっていう訳。
という事は…。
ペン貸して。
あ〜これは宿題。
それでは今日はここまで。
先生〜。
はい。
それでは皆さん…。
（３人）さようなら。
…という事なのだ。
2015/08/12(水) 14:20〜14:40
ＮＨＫＥテレ１大阪
ＮＨＫ高校講座 物理基礎「落下運動を調べる〜重力加速度〜」[字]
物体を落下させると、どのような原理で落ちていくのでしょうか。今回の学習のポイントは（１）落下運動の特徴（２）物体にはたらく重力（３）落下運動を式で表す。
詳細情報
番組内容
落下する物体の速度や落下距離が、時間の経過とともに、どのように変化するのかを、実験を通して考える。落下運動の特徴として、空気抵抗を考慮しなければ、どのような物体でも同じように等加速度直線運動をすることがわかる。そのとき、物体にはたらく重力をＷ、質量をｍ、重力加速度の大きさをｇとするとＷ＝ｍｇの式で表せる。【講師】大津豊隆（豊島学院高校教諭）【司会】黒田有彩、熊谷知博
出演者
【講師】豊昭学園豊島学院高等学校教諭…大津豊隆，【司会】黒田有彩，熊谷知博
ジャンル :
趣味／教育 – 中学生・高校生
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