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自由落下

重力加速度を求める


自由落下:画像

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公費でのご注文について

セット番号
UE1030300

自由落下では落下距離h はかかった時間t の2 乗に比例します。この時の比例係数から,重力加速度g が計算できます。

実験に必要な機器
品番 品名 価格(税込) 数量
U8400830 自由落下実験器 95,040円 1
U13811 自由落下実験器用接続コードセット 5,724円 1
U8533370-115 ミリセカンドタイマー 47,844円 1

上記一式を買物かごに入れる

※各製品ページから,それぞれ単品でもご購入いただけます。

実験解説書 ダウンロード(PDF)

基本原理

地球の重力場の元で物体が高さh から落下すると,落下速度が速すぎず空気抵抗が無視できるなら,一定の加速度g で運動します。これを自由落下といいます。この実験では金属球が放出器に取り付けられています。金属球が自由落下を始めると,すぐに接続されたタイマーが作動します。高さhだけ落下した後,金属球が実験器の底板に当たり,電気信号をタイマーに送り時間tを測定し計測が止まります。

落下が始まるまで金属球は止まっているので,時間t0=0 での初速度はv0=0 です。よって運動の法則より落下距離h は次のようになります。
(1)

落下距離hを4:1 の比で変化させると,落下時間t は2:1 の割合になります。この事は落下距離h は落下時間t の2 乗に比例することを示しています。

何回か異なる落下距離での実験を行い,グラフ化します。金属球の落下する距離h は,時間に関する非線形のグラフとなります。線形のグラフにするには,距離hを時間t の2乗でプロットする必要があります。この直線の傾きから重力加速度g が計算できます。

参考資料

図1:自由落下での時間に対する距離のグラフ

図1:自由落下での時間に対する距離のグラフ

図2:時間の2乗に対する距離のグラフ

図2:時間の2乗に対する距離のグラフ

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