動画などを使った物体の運動の解析

アルミカップの落下運動の解析

　アルミカップの落下高さを変えて，ストップウォッチで落下時間を解析したものです。

アルミカップが受ける空気抵抗は，速さに比例するもの（粘性抵抗）ではなく，速さの二乗に比例するもの（慣性抵抗）であることが理論曲線とのフィッティングからわかります。落下の様子を動画に撮影して解析することもできます。

動画による落下運動の解析

　小球の落下を動画に撮影して解析しました。動画をWindows 10付属の「フォト」で時間ごとの位置を解析することで，落下の軌跡が得られました。この軌跡をグラフにしたものに「自在定規」でなめらかな曲線を引き，さらに定規を当てて接線の傾きを求めることで速度を求めることができました。

動画によるバネの振動の解析

　教材用のバネにおもりをつけて，振動させたものを動画で撮影しました。振幅の時間依存性はきれいな正弦曲線（サインカープ）となりました。バネの伸びから求めたバネ定数と，振動の周期から求めたばね定数は若干違いました。この違いはバネの質量の影響であることが理論計算値を実験データの比較からわかりました。