実験 運動量保存の法則
●目 的
2つの物体が一直線上で衝突するとき、その前後で運動量保存の法則が成り立つことを調べる。
●準 備
ビースピ(2個)、フィルムケース(2個)、糸、マッチ棒、ガムテープ、
スタンド、水、電子てんびん
●方 法
(1)フィルムケースのふたの中央に小さな穴を開け、糸を通す。
糸の一方にマッチ棒の折ったものをくくる。ふたをしたときマッチ棒が中に入るように。
(2)フィルムケースに水を適当に入れる。このとき水が少なすぎたり多すぎると、結果的に失敗しやすい。
電子てんびんでそれぞれの質量を測定する。
(3)2つの糸をスタンドに固定し、Bのフィルムケースに、ガムテープを両面テープのように粘着面を表にも作る。つまりAが衝突したとき、一体となるようにする。
(4)ビースピを図のように配置する。Bが赤外線センサーをふさがないように注意。
(5)2つのビースピを速度が測れるモードにして、下向けに設置。
Bが静止しているのを確認して、Aを初速度0でスタートさせる。Bに衝突し、一体となって通過すればよい。
もし、ビースピにぶつかったり、一体とならなかったら失敗。
(6)ビースピ1が衝突前の速度、ビースピ2が衝突後の速度を測定したことになる。これらの値を記録する。
(7)以上の実験を5回して平均を求める。(どんなに少なくても3回はすること)
(8)水の量をA・Bともに変えて、同様の実験をする。
(9)運動量が保存されているといえるかどうか、検討する。
なお、誤差は次のように計算せよ。
左がBのフィルムケース
中央がふた マッチ棒に注目
右がAのフィルムケース