○こんな実験です 吹き矢は石器時代から狩猟に使われている道具ですが,アマゾンやカラハリ砂漠では現在も使われています。また,動物園の麻酔銃としても使われて,スポーツにもなっています。狩猟に使われる吹き矢は2m近くありますが,どうしてこんなに長いのでしょう。 ○こんなことが分かります 力積と運動量の関係を分かりやすく学ぶことができます。 ○原理 吹き矢に息を吹き込むとき,弾が射出するまで管の中ではほぼ一定の力が加わります。そのため,弾は等加速度運動し,管の長さの平方根に比例した速さで発射されます。 管の端で発射される速さをv,弾を吹いて押す力をF,弾の質量をm,管の長さをxとすると v^2=2Fx/m ∴v∝√x |
長い管は2m,短い管は40cm,右端は弾 |
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短い管で発射した動画を見る 長い管で発射した動画を見る ○準備しよう ラミン丸棒(使用する管の内径に合わせる),透明アクリルパイプ(2m,0.4m等),サンドペーパー,釘,電動ドリル,ノコギリ,平やすり,段ボールの的 |
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○作ってみよう @ ラミン丸棒を5cmほどの長さに切り,中心軸に釘を打って電動ドリルに固定する。これを回転させながらサンドペーパーで削り,管の内径にぴったり合うようにします。また,先端部を丸くする。 A 透明アクリルパイプの短いものはノコギリで切り,先を平やすりで平らにします。長いものは透明テープでつなぐこともできます。 ○製作の注意 ドリルで削るとき,摩擦熱が発生します。やけどに注意しましょう。 |
ラミン丸棒の中心軸に釘を打ち,電動ドリルで回転してサンドペーパーで削り,管の内径にぴったり合うようにする |
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ラミン丸棒と削りだして着色した弾 |
弾ボールに突き刺さった弾。短い管だと跳ね返るが,長い管だと突き刺さったり,突き抜けたりする |
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○実験のしかた 的を弾ボール箱で作り,管の口を加えて思い切り吹きます。長い管と短い管で弾の威力を比較します。 ○実験の注意 的に当たって跳ね返った弾が当たらないように,また,的の先に人がいないように気をつけましょう。 ○こんなことができます @ マルチストロボで加速の様子を撮影すると,等加速度運動になっているかどうか(一定の力が働いているかどうか)確認できます。 A 飛行する弾の安定性をよくために,動物園の麻酔弾は後部に布を付けます。安定して飛ぶための工夫をしたり,安全に遊ぶためのルールや弾を考えて,スポーツ吹き矢として遊ぶのもおもしろいでしょう。 |
○開発の経緯 吹き矢は単純な構造ですが,長くするとその威力に以外性があり,印象深い実験になります。ここでは,弾が加速される様子が見えるように透明アクリルパイプを用いて,演示に適した形にしました。 |