実験 力学的エネルギー保存則(その2)
   <ばねの弾性エネルギーと運動エネルギー>

●目 的
 ばねは一定の範囲でフックの法則に従う。弾性エネルギーが運動エネルギーに変換され,その際,力学的エネルギー保存則が成立していることを調べる。

●準 備
 ばね,ビー玉,布ガムテープ,画びょう,木の板,ビースピ,定規


●方 法
(1)ばねの一端を割りばしに通し,スタンドで固定する。他端は20cm程度の糸をくくる。糸の他端はセロハンテープでビー玉に接着し,実験中に取れないようにする。
(2)ばねを自然長(伸び縮みなし)の状態にし,ビー玉の位置を原点Oとする。また原点から一定間隔(2〜3cm程度)ごとに線を引いておく。

(3)ビー玉を後ろに引き,ビースピを速度測定モードにして実験開始。1つののび に対して5回の速度測定をおこなう。
(4)のびを2倍3倍4倍5倍として同様の測定を各5回おこなう。
  ※ビー玉がに当たると,けがをしたりガラスが割れたりする。十分注意するように。
(5)弾性エネルギーがすべて運動エネルギーに変換された(力学的エネルギーが保存された)とすると,次式が成り立つ。
mv^2/2=kx^2/2 なので, x=sqr(m/k)*v となり,のびxは最大速度vに比例する。
(6)縦軸をx,横軸をvにしてグラフを描く。このグラフよりxはvに比例することを確かめる。

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