【栄光サイエンスラボ】幼児・小学生・中学生のための科学実験教室

実験レビュー

ドクターコース(小学5~6年生)3月前半実験レビュー
[桜新町校]

今回の実験テーマは、「衝突とエネルギー」
なんだか難しそうだけど、実験するとふしぎな規則性が見えてくる...
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まずは実験台の準備をしましょう!
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「あ!この鉄球とプラスチック球、使ったことあるよ!」
マスターコースの『衝突のしくみとガウス加速器』で使いましたね マスターコースでは平坦なレールで衝突させましたが、今回は斜面を作ります。
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斜面ということは高さがありますね。 物は高いところにあるとき、位置エネルギーをもちます。 球が斜面を下っていくと位置エネルギーが徐々に運動エネルギーに変わっていき、 速くなるのです。

最初の実験は、斜面を下った球を飛び出させ、その飛距離を調べました。球の重さ、斜面の傾き、はじめの高さをそれぞれ変えて測ってみましょう。 飛距離に関係があるのはどれでしょう?
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「うわー!エはとってもよく飛ぶなあ!」

ア:基準の条件     14cm
イ:球を軽くしたとき  12cm
ウ:傾きを急にしたとき 14cm
エ:高さを高くしたとき 25cm

★高さを高くしたときは飛距離が大きく伸びましたね 運動エネルギーの元となる位置エネルギーが大きいことが原因だとわかります。
★球を軽くすると、もとの位置エネルギーは小さくなりますが、 空気抵抗や摩擦がなければ、最後の速さは変わりません。 しかし、現実はそうはいきませんね。 軽いほうが空気抵抗の影響を受けやすいので飛距離が短くなりました

傾きが急だとなんだか球も速くなりそうな気がしますが、 位置エネルギーが運動エネルギーに変わるのが速いかゆっくりかの違いだけで、 最後の速さは変わりません。 ですから傾きは飛距離に関係ないということが分かりました。

次の実験は球を2個にして衝突したときの移動距離を調べる実験です。
A:基準の条件      4.5cm
B:おもりを軽くしたとき 7.2cm
C:球を軽くしたとき   0.1cm
D:傾きを急にしたとき  4.7cm
E:高さを2倍にしたとき  9.8cm
F:高さを3倍にしたとき 13.2cm

「あれ、Bはほとんど動いてない(笑)」
「高さが3倍だとすごいなあ!」

飛距離の実験と同じように傾きが違っても移動距離には関係ないことが分かります。 球を軽くしたときには、おもりと重さが違いすぎてはじき飛ばされてしまいましたね
高さを2倍、3倍にしたときには移動距離も概ね2倍、3倍と比例することが分かりました。

おもりを軽くしたときには、おもりが受け取るエネルギーは同じでも、 軽いものほど遠くまで動きます。運動エネルギーは重さと速さが関係しているからですね。

条件を自分なりに変えて実験してみると面白そうですね! うまく移動距離を予想することができるでしょうか?
次回の実験は「酸化と還元」 液体の色がみるみる変わる...
お楽しみに

栄光サイエンスラボ 桜新町校 水野