終端速度：抗力を受けて落下

1 · 予測

スカイダイバーは空気中を落下し、速度とともに増える抗力を受けます。体勢を変えて抗力を増やすと、定常落下速度（終端速度）は抗力が小さい場合より高く、低く、同じになるでしょうか？

• 空気抗力が大きいほど終端速度は高くなります
• 終端速度は空気抗力によらず同じです
• 空気抗力が大きいほど終端速度は低くなります

2 · 準備

1. Terminal Velocity プリセットを開きます。スカイダイバー（球）は場面上部から重力と空気抗力を受けて落下します。
2. 速度プローブがスカイダイバーに取り付けられていることを確認し、インスペクターパネルで質量と空気抵抗（frictionAir）の値を確認しなさい。
3. 各行で質量と空気抗力を設定し、プローブの速度が変化しなくなるまで実行します。床に着く前に定常値へ近づく速度を記録します。

3 · データ収集

空気抗力（横軸）を測定した終端速度（縦軸）に対してプロットします。関係は直線ですか？どのような形ですか？

4 · 分析

1. 各行について、測定した終端速度に空気抵抗の値を掛け、さらに 60 を掛けてください。ちょうど 9.8 ではなく、9.8 ×(1 − 空気抵抗)に近い値になるはずです。なぜでしょうか。シミュレーションは抵抗を連続的にではなく 1 フレームに 1 回適用するため、ちょうど (1 − 空気抵抗) の分だけ小さくなります。それでもこのつり合いは、スカイダイバーが加速しなくなったときの力について何を教えてくれますか。
2. 全行で質量は同じです。見つけた関係に質量は現れますか？データから、重いスカイダイバーは軽い人と異なる終端速度に達しますか？

5 · 発展

1. 実際の空気抵抗は速度に正比例せず速度の二乗で増え、断面積と質量にも依存します。腹ばいの『スプレッドイーグル』姿勢と足からの急降下で終端速度がどう変わるか、質量がなぜ重要かを予測します。
2. パラシュートを開くと空気抗力が急増します。見つけた関係から、開傘直後に落下速度がどうなるか、なぜ新しい終端速度へ瞬時には達しないかを説明します。

この実験の物理

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