ストロボスコープを使った物体の運動と平均の速さの計算

運動

この記事では,ストロボスコープを使った物体の運動の観察とその平均の速さを求めることについて学習していきます.

ストロボスコープを使った物体の運動と平均の速さの計算

ストロボスコープは,一瞬だけ点灯する光源を一定間隔で繰り返し発光させる装置,およびそれを利用して,高速回転していたり複雑な動きをしているものをわかりやすく可視化するシステムである.

https://ja.wikipedia.org/wiki/ストロボスコープ

ストロボスコープのシステムを使うと,決まったタイミングで連続して写真を撮ることができ,物体がどのように動いたかを知ることができます.

0.2秒ごとに発光するストロボスコープを考える

水平面上をころがる球の運動を0.2秒ごとに発光するストロボスコープを使って観察した.
(1) この球がAからDまで進むのにかかった時間は何秒か.
(2) この球がAからFまで進んだときの平均の速さは何cm/sか.

(1)では,時間を考えます.

0.2秒ごとに発光➡︎0.2秒ごとに連続写真を撮っている,ということです.

つまり,球と球の間が0.2秒となります.

したがって,AからDまでは,0.2秒が3回あるので,0.2秒×3回=0.6秒になります.

ストロボスコープの考え方
発光時間がT秒の場合,物体と物体の間がT秒になる.

(2)では,平均の速さを求めるので,距離と時間が必要です.

今回は,AからFの平均の速さなので,AからFの距離とAからFの時間から求めます.

$$AからFの平均の速さ=\frac{AからFの距離}{AからFの時間} = \frac{30cm}{1.0秒}=30cm/s$$

【まとめ】ストロボスコープを使った物体の運動と平均の速さの計算

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