斜面上の球：摩擦のない斜面でのエネルギー

1 · 予測

質量の大きい球と小さい球を、摩擦のない斜面上の同じ高さから静かに離す。どちらがより速く斜面の下端に到達するか？

• 質量の大きい球の方がより速く下端に到達する。
• 両方の球が同じ速さで下端に到達する。
• 質量の小さい球の方がより速く下端に到達する。

2 · 準備

1. 斜面プリセットを開く。斜面の傾斜角、球の質量、斜面の基部からの開始高さを確認する。
2. この試行の球の質量と斜面の角度をインスペクタで設定し、斜面の基部からの球の鉛直な開始高さを記録する。
3. シミュレーションを実行し、球が斜面の下端に達する直前の速度表示（プローブ）を記録する。

3 · データ収集

3回の試行について、下端での速さ（縦軸）を開始高さ（横軸）に対してプロットする。この関係は直線か？

4 · 分析

1. 各行について、測定した下端での速さを用いて 1/2 m v^2 を計算する。重力位置エネルギーの列と比較して、何に気付くか？
2. 3回の試行では斜面の角度が異なる。同じ開始高さなら、角度だけを変えることで最終的な速さは変化するか？エネルギー保存を用いて理由を説明する。

5 · 発展

1. 重力位置エネルギーの列は質量に依存するが、測定された最終速度は依存しない。摩擦のない斜面で、重い球が軽い球より速く下端に到達しない理由を説明する。
2. 現実の斜面には摩擦があり、実際に転がる球は回転するためにもエネルギーを使う。実際の球の最終速度は、摩擦なしの予測より高くなるか低くなるか？理由を説明する。

この実験の物理

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