ストロボスコープと記録タイマーを使って速さを測定しよう!

運動とはなんだろう?

運動といえば、走ったり、泳いだりが思い浮かびますね。

理科でいう運動とは「物体が時間とともに位置を変えること」です。

今回は運動を測定する2つの方法について紹介していきます。

ストロボスコープを使った速さの測定

1つ目はストロボスコープです。

ストロボスコープは、光を好きな間隔で点滅させることができます。光が当たったタイミングだけ物体を撮影することができるので、点滅の間隔の時間のうちにどのくらい物体が進んだのか測定ができます

例えば、1秒間に5回点滅するように設定して、動いている物体を撮影すると下のイラストのようになったとします。

1秒で5回の撮影なので、0.2秒ごとに撮影されていることになります。0.2秒で1.2㎝、1秒で6㎝進んでいることがわかるため、この物体の速度は6㎝/sになります。

ストロボスコープを暗い部屋で、扇風機に向けて発光してみると楽しいです。発光の間隔を調節すると、扇風機の羽が止まっているように見えます。これは、発光するタイミングで、ちょうど羽が同じ場所に来ているから、同じ場所に止まって見えるからです。楽しいのでぜひやってみてください!

記録タイマーを使った速さの測定

記録タイマーは、紙に点を決められた速度で打つ装置です。

打つ速さは電気の周波数(Hz)によって決まっていて、東日本ではドイツの50Hzの発電機を使っているので、1秒に50回、西日本ではアメリカの60Hzの発電機を使っているので、1秒に60回点を打ちます。

記録タイマーに記録紙を挟んで、物体を動かすと、記録紙に点が打たれて物体の速さを測定できる仕組みです。

実際に記録タイマーで手で記録紙を引いた時の速さを測定すると、下のようになりました。

引く速さによって打点の位置が変わります。

ゆっくり引けば、点と点の間隔は小さくなり、早く引けば間隔は大きくなります

だんだん早く引けば、だんだんと点の間隔が大きくなるので、速さの変化も記録タイマーで測定することが可能です。

西日本では6打点で0.1秒なので、例えば、6つ目の点までの間隔が合計5㎝だとすると、物体の速さは50㎝/sということがわかります。

まとめ

理科でいう運動とは、物体が時間とともに位置を変えること

ストロボスコープ発光の間隔を変えて速さを測定できる

記録タイマー同じ速さで点を打って速さを測定できる

中3 物理
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プロフィール
ゆうしろ

私立中・高一貫校の現役理科教員です。
専門は生物学で、中学・高校理科の教員免許を持っています。
子供のころ勉強に使っていた学習サイトを自分でも作りたくでトライし始めました!
理科の授業を「何度でもふりかえる」ことが出来るように、知識+思考力がつくサイトにしていくのでよろしくお願いします!

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