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2020/9/21 17:44

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重力加速度gの求め方が分かりません。

重力加速度gの求め方が分かりません。 高校1年です。 50gと250gの重りを付けたテープを50回/sの記録タイマーに通して、重力加速度gを測る実験を行いました。 測定した記録(下記画像参照)によって、重力加速度gを計算したところ。 50gの重力加速度gは5.85 250gの重力加速度gは8.9と結果が出ました 250gの結果は正常なのですが 50gの結果が本来のg(9.8m/s²)に近い値にならなくて、とても困っております。 ちなみに50gの重力加速度の計算方法は 「2.77-0.43/0.45-0.05」で計算しました。 この計算方法が間違っているのでしょうか? 解答よろしくお願いします┏○┓

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物理学 | 宿題59閲覧

ベストアンサー

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>50gの重力加速度gは5.85 >250gの重力加速度gは8.9と結果が出ました ①50gの0.4秒の前後の間隔の計算が間違っています。 ②50gの0.6秒のデータは異常と判断して捨てたのでしょうか。 ③50gも250gも計算途中で丸めていると思われます。 上記の①を修正し、②は捨てて、③を訂正して計算すると、 50g:(2.856-0.431)/(0.45-0.05)≒6.1m/s² 250g:(3.751-1.045)/(0.35-0.05)≒9.0m/s² となります。 >近い値にならなくて、とても困っております。 近い値にならなくて良かったじゃないですか。 近い値にならなかったからこそ、 どうしてだろうと考えるきっかけになりました。 学校における実験はそういう機会を得るためにあると言えます。 この実験は理想的な実験と比べて、空気抵抗や摩擦などの 余計な力が働いているので、理想的な結果にならないのは 当然です。そして50gより250gの方が理想的な実験に 近いと言う事が実験を通して分かった訳です。 何故なのでしょう。それを考えるのがこの実験の醍醐味です。 うっかり近い値になってしまっていたら、それこそ実験を行った 甲斐が無いという物です。

その他の回答(2件)

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間違いではないが これが実験であり ごく当然の結果です。 物体の運動習ったなら 最初に 同じ高さから落とした時 地面に付くまでの時間や 地面に付いた時の速さは 物体の質量(=重さ)に関係が無い という ガリレオの実験を習いませんでした。 ここで 表を見ましょう。本来なら 重力加速度は 同じで 物体の質量(重さ)には無関係なのに 0.1秒の値 50g では 4.31cm の距離 平均の速さ 0.43m(0-0.1sの間) なのに 250g では 0.1sの時 10.45cmの距離で 平均の速さ 1.05m/s (文字読みにくいので み間違いならゴメン) と大きく異なる。本来なら 同じはず なのに 同じでない。 と言うなら 重力加速度 と別の力が働いている。(これが考察です。 何が働いてこうなったかを 吟味する事です) 確か 記録タイマーの端に台車とか 重りで引っ張っている。 なので 床とか 滑車 との 摩擦力が働く。 これが 台車とか重りが軽いと この摩擦抵抗の影響が大きく働き 正しい計算が出来なくなる。 実験では 適切な装置と使用する器具(ここでは台車?等)の適度な重さや大きさ が無いと 結果が ばらつくし 正確でなくなる。 この表でも 細かく計算すると 0.1秒とが 0.2秒の時の 重力加速度の方が 0.4秒とか 0.5秒のの時の加速度より小さく出る。 実験とは このように 誤差が常に生じる。 で 50g のの方が 摩擦とか 空気抵抗とか 他の要素による影響が大きく出やすい。 (たとえば 空気中で物を落とす。葉っぱと鉄球 落ちる速さがまるで違う。同じ重力なのになぜ といえば 空気抵抗の影響が 葉っぱにとっては はるかに大きく 落下速度が 小さくなる。) 本来 正確に出そうとすれば 摩擦を 極めて小さくする。 測定を 安定した時 1秒後とか2秒後 から 測定する など 他の力による影響を出来るだけ排除しないといけない。 が 中学では ここまで求められないので この質問の様な 誤差が生じる。 計算間違いでなく 実験器具による 誤差 が 50g では大きく出ただけです。 実験考察 から言えば 50gの重力加速度gは5.85 250gの重力加速度gは8.9とである。 実際のg=9.8 に比較すると 台車や重りが軽いと誤差が大きくなる。 より正確にするには 適切な重さの台車や重り と 摩擦による影響が小さくなる装置(金属製 とか 摩擦を少なくするために 油を指す(軽く回る車輪や滑車)等の工夫が必要である。等と 考察に書けばよい。 これが これが実験であり 実験結果から 何を工夫すれば より正確になるかを 考察する事です。結果だけで 判断しない事です。

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画像の内容が不鮮明で 内容を把握できないので 適切な回答はできません!時刻とテープの長さを記したテープなのでしょうか? 考えられる原因として次の可能性があります。 おそらく長さを記入してあるテープを 重りが引っ張るようになっているのではないかと思います。 そのテープを引っ張るのに必要な力は どれくらいありますか? 空気抵抗や テープの引張り摩擦力 が 50[g]の重りに作用する重力:0.05*9.8=0.49 [N] に比べて 無視できない大きさの場合 誤差が大きくなります。 50[g]の重りでの実験値は g=5.85[m/sd2]、 250[g]の重りでの実験値は g=8.9[m/sd2] となるのは それが原因と思います。 なお 250[g]の重りでの実験値:g=8.9[m/sd2] も 正しい値では ありませんょ!(正しい値は g≒9.8[m/s2]です)