運動の法則の実験をして、レポートを提出しなければならないのですが、考察に何を書けばいいのか分かりません。実験は加速度が、加わる力に比例し、物体の質量に反比例することを確かめるものです。実験レポートの書き方というプリントを


ってどういうこと？という質問がありますが、言ってることは単純で、運動量の総和は一定に保たれますが、運動エネルギーには喪失や増加が起こります。ダメな教科書では、（式１）だけを利用して問題を解いて終わり、というものがあります。あるところで弾性衝突 elastic collision がおこって、物体Aの速度が２になったとき、さらに、物体Aの質量と物体Bの質量比は２：７ということもわかる。物体Aが失った運動エネルギー（水色部分の面積ΔE）は、物体Bが獲得した運動エネルギーの量（水色部分の面積ΔE）と同じとは限らない・・・逆に言うと、運動エネルギーの喪失や増加の程度がわからなければ、こう描くと、運動量と運動エネルギーって、関係はありますが、必ずしも同じにはならない時間のファクターを抜きにすると、運動量Pはｖに比例する単純な傾きmの一次関数と考えることができます。質量ｍの物体の運動量が、速度０から速度ｖに増加したときの運動量の変化の様子をグラフにすると下図のようになります。運動エネルギーの変化が与えられて、はじめて、その条件下で、ΔPが一致するような速度の変化を求めることができます。運動エネルギーの総和を計算するときには、単純に速度の絶対値だけを考えればOKですが、運動量の総和を計算するときには個々の物体の速度の方向をよく考えて、逆方向なら、プラスマイナスゼロになることもあるよってことです。物体Bの運動量は、物体Aが失った量と同じだけ増えるのです（ΔP）。その条件下ではじめて、ΔPの大きさが同じになるような、そのようなΔvの値が物体A、物体Bにおいて決まります。物体Aと物体Bが衝突し、その前後で、速度がどう変化するかを求める問題があります。の両方を求めなければ本質を理解できません。本質を理解できなければ、なぜ運動量と運動エネルギーの両方があるのか、違いは何なのか？衝突か何かわからないが、２つの物質の間に運動量が保存される現象が起きて、物体Aの速度がとつぜん０になった。運動エネルギーは、衝突時の熱エネルギーのロスなどによって、衝突前後でΔだけ変化する・・・物体Aの運動エネルギーの変化は、水色の部分（ΔE）に相当します。ここで、物体Aの運動量が、下図のように減ったとします（ΔP）。以上、運動量と運動エネルギーと、どちらも必要という話でした。（おしまい）運動量は、運動エネルギーのロスの有無にかかわらず保存されます。運動量ではなく、運動エネルギーが保存される、と考えてはダメなのでしょうか？（補足：衝突前後で運動エネルギーがまったく変化しない、すなわち Δ = 0 という特殊な衝突を、弾性衝突 elastic collision といいます。つまり、弾性衝突 elastic collision においては Δ = 0 です。）運動エネルギー（水色部分の面積ΔE）は熱などの他のエネルギーにかわって失われたり、他のエネルギーを吸収して増加したり・・・ということがあるんです。スピード（＋５）、質量８の球Aと、スピード（ー５、マイナスは１８０度反対方向の意味）、質量２の球Bが衝突した。つまり、途中で加速しようが失速しようが一定速度で動こうが、結局、今の運動量Pは今の速度で決まります。このように、衝突前後で運動エネルギーの総和が変化する衝突を非弾性衝突 inelastic collision といいます。ふつうの衝突です。上記、二つの図の水色の部分（ΔE）の面積が同じであることがわかり、たとえば、運動エネルギーの喪失がない（Δ= 0）と指定されて、はじめてこの問題を解くために、新しく運動量というものを習い、運動量の保存の法則を使って解くように習います。基本原則は、ある２つの物質からなるシステムにおいて、外からの力がまったく働かない場合（⇒ お互い、相手からの影響だけをうけるってことです。たとえば、冒頭の衝突が典型例で、衝突後の運動は、相手から受けた力だけで決まります。このような場合）、物体Aと物体Bの運動量の総和は保存されるとします（空中での衝突や突き放し）。力学的エネルギー保存の法則なんて勉強してしまうと運動エネルギーも保存されるかのような錯覚を起こすかもしれませんが、運動エネルギーなんて、すぐ他のエネルギー（音や熱のエネルギーなど）に変わり、すぐに変化するんです（いろんなエネルギー含めてトータルではエネルギーは保存されてるかもしれませんが、そんなのあまり役に立ちません）。運動エネルギーは、保存される保証がない・・・ってのがポイントです。←これ、あまり学校で教えませんよね？とにもかくにも、冒頭で書いた、物体Aと物体Bが衝突し、その前後で、速度がどう変化するかを求める問題を解くためには、式２は、この問題を解くには必要ないが、衝突前後で失われる運動エネルギーが６０（Δ＝６０）であることがわかる。すなわち、衝突後、２つの球は同じスピード（＋３）で動いていく。スピード（＋５）、質量８の球Aと、スピード（ー５、反対方向）、質量２の球Bが衝突した。弾性衝突 elastic collision であるから、Δ＝０である。どちらも運動の勢いみたいなものですし、どちらもmとｖでできている式だし・・・物体Aの質量と物体Bの質量比は1：3、すなわち、物体Aの質量は物体Bの質量の３分の１でなければならないということもわかる。シンプルにするために、どちらかひとつだけで、他方は葬り去ることができないのでしょうか？両方必要なのでしょうか？それにしても、運動量と運動エネルギーの関係がどうなっているのかよくわかりにくい・・・必ず、次の二つの式、運動量の保存の法則と、運動エネルギーの変化の両方を連立させる必要があります。運動している２つの物体の運動エネルギーの総和は絶対にゼロにはなりません。 実験で得た値が理論値から大きく外れていたら、測定ミス・実験ミスがあったことになる。 理論値の通りだったら、測定ミス・実験ミスはなかったと判断できる。 ミスがあっても、なくてもそれぞれの観点で論じればいいのだ。 • 「差」だけではなく，個々の値はどうか？ • 気体分子運動論の結果を使う。 r t u u rt c v 2 3 2 3 = Δ Δ = ⇒ = p c r 2 5 = 3 5 γ= = v p c c ・・・これは，必ずしも実験デー タと一致しない （テキスト：p．126：表8．2） 理論値とは、理論の上で与えられた値のことである。 概要 「理論」という名詞が付く通り、基本的には計算などではじき出された値の意味を持つのだが、様々な分野で使われており意味が転じてきているので以下で解説する。 科学の分野における理論値. 運動の法則 目的. 2 Coulomb力 異なる2 つの電荷間にはCoulomb 力とよばれる力が働いている. Coulomb力の実験 yuki 1 実験の目的 電気振り子を用いて, Coulomb力が距離の逆二乗に比例するという実験的事実を確かめ, Coulomb の法則とCoulomb の定義から導かれるCoulomb 力の理論値と実験値を比較し, 考察する.