実験 反発係数の測定
●目 的
いろいろな種類の球を机に落下させ,球と机との間の反発係数を調べる。また,この反発係数の値は,球を落下させる高さに関係がないか調べる。
●準 備
各種ボール,ものさし(1m),スタンド,洗濯ばさみ(2個),ノギス(あれば)
●方 法
(1)ものさしをスタンドで支えて,垂直に立てる。ものさしの0目盛りが机の面と一致するように設置する。
(2)ボールを落下させる高さ,つまり机の上面からボールの下端までの高さh1を決め,その高さに洗濯ばさみをつける(ミスを減らすため)。
(3)h1の高さからボールを静かに落下させ,机ではね返った後の最高点の高さh2をものさしから読みとる。そのとき,もう一つの洗濯ばさみをつけ,目印にしておく。
読みとるときは,目の位置がボールと同じ高さになるようにすること。
(4)h1,h2から,ボールと机との間の反発係数を求める。
(5)実験1では同じことを5回繰り返して,平均を求める。
(6)実験2ではボールを変える。いろいろな高さから落下させ,反発係数が一定になるかどうか調べる。(1つの高さにつき5回実験して,その平均だけをレポートに記入する)
(7)実験2の結果をグラフにして,データの分析をする。
横軸をh1、縦軸をh2 として点を打ち、定規で直線を引け。
問1:このグラフの傾きは何を意味するか。
問2:実際に計算で確かめよ。
(8)興味ある者は発展課題を取り組んでみよ。
参考:改訂版高等学校物理TB(数研出版)
発展課題
hの高さから小球を自由落下させるとき、床との反発係数をeとして、
(1)1回の衝突後跳ね上がる高さを求めよ。
(2)k回の衝突後跳ね上がる高さを求めよ。
(3)自由落下させてから、1回の衝突後最高点に達するまでにかかる時間を求めよ。
(4)自由落下させてから、k回の衝突後最高点に達するまでにかかる時間を求めよ。
(5)自由落下させてから、小球が跳ね返らなくなるまでに要する時間を求めよ。
(6)実験で使用したボールをストップウォッチを用いて(5)の結果を確かめよ。