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第4節 圧力と浮力

 

水中での落下運動

マルチストロボ装置とストロボ写真


 

水中での落下運動

 物体が水中を空気中に比べてゆっくりと落下するのは,水中で受ける浮力や水の抵抗力が,空気中で受ける浮力や空気の抵抗力に比べてはるかに大きいからである。これは,浮力や抵抗力はともに流体の密度に比例しており,水の密度(1.0×103kg/m3)が空気の密度(1.2kg/m3)の約1,000倍もあることに起因する。

 手軽にできる実験として,水を入れた水槽(または大きなメスシリンダー)の中に1円玉を落としてその動きを観察してもよい。

 

マルチストロボ装置とストロボ写真

 p.10736のようなストロボ写真は,物理の指導者には馴染みのものであるが,生徒にもこの写真がどのようにして撮られたものなのか,何を意味するものなのかが理解されていなければストロボ写真を用いた教育の効果はない。高校での物理の学習の初めに,ストロボ装置を実際にみせて,少し暗くした部屋で落体の様子を観察させるなどの簡単なことだけでもしておくとよい。

 ストロボ装置は,ガラスや石英管内にクセノンあるいはクリプトンなどの希ガスを満たし,管の両側に電極を封じ込めて,1000V前後の直流電圧によって瞬間的に放電発光させる装置で,1/5001/2000sの発光時間をもつ。もともとは,高速回転するものを,周期的な発光によって,停止した状態にして観測するための装置として開発された。回転体が停止して見えるときは,運動の周期は光源の周期に等しく,周期を少しずらすと,高速の運動状態の変化もゆっくりした動きにして観測できる。

 

 

 








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