dynamics  第13回 バスの中の風船はどちらに動く?

【掲載】1997.06  【単元】慣性力  【種別】演示実験  【対象】高校3年  【実施】1997.06

  1.  目 的

      慣性力の理解を深める。

  2.  準 備

      三角フラスコ、発泡スチロール球、糸、押しピン、ゴム栓

  3.  方 法

    1.  写真1を見せて、生徒に質問する。「このバスが左へ発進すると、風船は前へ傾くか、後ろに傾くか?」
    2.  慣性力の授業をした直後だと、ほとんどの生徒が後ろに傾くと答える。
    3.  そこで写真2を見せる。意外なことに、風船は前に傾いている。

      ● ●
      写真1
      静止時
      写真2
      加速時
      左が前方

      (写真をクリックすると拡大されます)

    4.  発泡スチロール球に糸の一端を固定し、他端を押しピンでゴム栓に留める。
    5.  三角フラスコに水をいっぱい入れ、発泡スチロール球を中に押し込んで、ゴム栓をする。
    6.  三角フラスコを逆さまに持ち、右へ動かしたり左へ動かしたりする。

    ● ● ●
    静止時
    加速時
    左が前方
    減速時
    左が前方

    (写真をクリックすると拡大されます)

  4.  結 果

     写真2と同じように、発泡スチロール球は、加速時は前へ、減速時は後ろに傾きます。

     これは一見慣性力の話と逆のような結果ですが、そうではありません。発泡スチロール(風船)が浮いていられるのは、まわりの水(空気)より軽いからです。慣性力は質量の大きいものに強く働きますので、加速時はまわりの水(空気)の方が強い慣性力を受け、後ろに偏ります。その結果、軽い発泡スチロール球(風船)は前に押しやられるわけです。減速時も同様です。

  5.  この実験について

     写真1、2は本校の卒業生の山田ゆりさんと、富岡愛さんが、在校時に修学旅行のバスの中で撮影したものです。彼女たちは、当時本校で物理を教えておられた故・松山安重先生にこの話を聞き、実際に修学旅行で実験したのだそうです。

     なお、発泡スチロール球(風船)が慣性力と逆の向きに動く理由を、「あたかも負の質量を持つかのようだ」と説明する向きがありますが、あまりもったいをつけた説明をするのは、物理を難しくするだけだと、私などは思います。


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檀上 慎二