dynamics  第12回 遠心力で傾く水面

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

  1.  目 的

      慣性力、遠心力を理解させる。

  2.  準 備

      光学用水槽、メチレンブルー、力学台車、長い板、ガムテープ、電動回転台、直流電源

  3.  方法と結果

    1.  光学用水槽に水を入れ、メチレンブルーで着色する。
    2.  ガムテープで力学台車に固定する。
    3.  手で動かし、水が加速時は後ろに、減速時は前に、偏ることを示す。
    4.  長い板で緩やかな斜面を作る。
    5.  斜面の上に力学台車を乗せる。静止させておくと、水面は水平。
    6.  手を離すと斜面に沿って加速する。このとき水は慣性力のために後ろに偏るので、水面は水平にならず、斜面と平行になる。
    7.  ガムテープをはがし、水槽を電動回転台に固定する。
    8.  電動回転台を回転させると、遠心力のために水は外側に偏り、水面は滑らかな曲線を描く。

    ● ● ●
    斜面上に
    静止した状態
    斜面上を
    加速しつつ滑走
    電動回転台に
    乗せて回転

    (写真をクリックすると拡大されます)

  4.  この実験について

     この種の実験をうまくやるポイントは、水面の変化がすぐにダンプするよう、幅の狭い容器を用いることです。容器の壁面の抵抗で、うまくダンプしてくれます。カセットテープのケースが好適だとの報告もあります。また、大きな容器を用いる場合は、透明板で縦仕切りを作っておくとよいという話も聞きました。

     ちなみに、水を着色するのは、その方が美しいからです。


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檀上 慎二