力学
自由落下
すべての質量が重力で同じ加速度で落ちるのを観察してください。
自由落下 — インタラクティブな力学シミュレーション。すべての質量が重力で同じ加速度で落ちるのを観察してください。 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
自由落下
空気抵抗のない一様な重力場では、質量に関わらずすべての物体は同じ加速度 g で落下します。
ガリレオの洞察：唯一の力が重量のとき、F = ma で質量は相殺されます。軽い物体と重い物体を同時に離すと、この理想化された場面では同時に地面に着きます。
- y = y₀ + v₀t + ½gt²
- a = g（すべての質量で同じ）
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
軽い球、中くらいの球、重い球を同じ高さから同時に落とす。どれが最初に地面に着くか？
検討する予測
- 重い球の方が速く落ち、先に着地する。
- 三つとも同じ割合で落下し、一緒に着地する。
- 軽い球の方が速く落ち、先に着地する。
可変的な役割
設定するもの：
- 質量 (kg)
- 経過時間 (s)
測定するもの：
- 落下速度 (m/s)
- 運動量 (kg·m/s)
実験の進め方
- free-fall プリセットを開く。同じ高さに大きさの異なる三つの球が並んでいるはずである。
- 高さプローブを中くらいの球に取り付け、三つの球が同じ y 位置から始まることを確認する。
- シミュレーションを実行し、ストップウォッチ／フレームカウンターで各球の落下時間を測定する。
支配方程式
運動量 — p = m·v
ある時刻の落下速度は三つの球で同じでも、運動量は質量に比例するため異なる。重い球は速く落ちなくても衝突時により大きな損傷を与える可能性がある。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- 同じ経過時間での軽い球、中くらいの球、重い球の落下速度を比較する。何に気付くか？
- データを使って各球の加速度（Δspeed / Δtime）を計算する。g = 9.8 m/s² と比べてどうか？
実験以外での活用
- 実際の空気中で羽とボウリング球を落とすと、一緒には着地しない。この理想化シミュレーションにない、違いを生む力は何か？
- 月面で宇宙飛行士がハンマーと羽を落とすと、一緒に着地した。実物を使ったこの実演を見るには、地球より月の方が適している理由を説明する。
- AP Physics 1 — Unit 1: Kinematics
- AP Physics C: Mechanics — Unit 1: Kinematics
- IB Physics — A.1 Kinematics
- General High School Physics — Motion & kinematics
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Middle School Physical Science — Stored (potential) energy
- Middle School Physical Science — Energy in, energy out
- どれが最初に着きますか？
- 質量を確かめる
- 落下を記録する
- グラフを読む
- 根拠を説明する
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。