乗り物の中の実験(その5) Ｍ-23 Ｎｏ54 07年7月12日（木）

 

(0) 電車の中で 慣性系

(1) 中学へは電車で通学していましたが、 車中で気になることがあって、 実験をしました。 その記憶を辿ると…

(2) 実験と「結論」

(実験1) 電車が走っている時、 手に持っていた小石を落したら足元に落ちた。 

(疑問) 私の体(足)は電車から力を貰っているので、 私は電車と一緒に走って行くのだが、 落ちて行く小石は、どこからも力を貰っていないのに、 私のところから離れて行かないのはどうしてか。

(実験2) 真上に放り上げた小石も手元に戻ってきた。

(推論) 手から離れた小石は、動いている空気から押されたのだろう。

(実験3) 電車の後ろに＜落し窓＞があるので、 ここから顔を出して唾を落としてみた。 唾は電車の外壁に沿って落ちて行ったが、 車体から下の位置まで来ると、 急に後ろへ離れて行った。 つまり、 電車から取り残された。

(結論) 電車の中及び周辺の空気は、 電車と一緒に運動するので、 小石や唾は空気から力を貰って、 電車と一緒に運動する。 電車から離れている空気は、電車と一緒に運動していないので、 唾は、こちらの空気から力を受けて電車から離れて行った。

(3) これが、 中学1年の頃の私の結論でした。 当時の私の「理解」はおよそ、次のようなものだったと思われます。

  ものは、 触れている他のものから力を貰って、　動いて行く。

　野球のボールは斜め前に投げられたから前方に走って行くが、車中での小石は真上に投げられたのに…。

  落ちるものに力がはたらいているという感覚はなかった。

  その後、 慣性を習ったはずだが、 その意味が理解できたとは思われない。

 

［蛇足］

[1] この種の運動については、子どもがどのように考えているかを把握してから、その線に沿った実験をするべきでしょう。　

[2] 電車の実験を補足する意味で、 "当時の私に、 現在の私が教える"とするなら、 先ず、 次の実験を見せるでしょう。 真っすぐ歩いてきて、 真上に投げ上げた(斜め前方へ投げ上げたのではない)お手玉*は、 手で受け取れます。 空気は私と一緒に動いていないので、 お手玉は空気から力を受けたのではありません。

[3] 現在, この電車の中の実験をしたとしましょう。

  1mの高さまで放り上げた小石が、 手に戻るまでの時間は 2・√(2ｓ/ｇ)＝2√2/10＝0.9[s] 

  電車の速度を 72[km/h]＝20[m/s] とすると、 移動した小石の水平距離は 20×0.9＝18[m]

　JRでも私鉄でも、 現在走っている電車の車体の長さは18〜20mなので、 小石は殆ど1車両の距離を＜つっぱしる＞のです。 水平に投げるんだって大変なのに!