力・仕事

力のベクトル和の実験による検証

力がベクトル量であることは日常的に体験しています。
しかし目に見えないため，認識できていない場合があります。
物理の基礎である力をベクトルとして再認識する，平面内の3力のつりあいを実験します。

万有引力定数

キャベンディッシュのねじり振り子法で万有引力定数Gを測定します。この実験での鉛球間の引力は1E-10（N）オーダーです。
変位角度は電気的センサーで測定し，PC上に角度と時間のグラフを表示します。

内部エネルギー

行った仕事量と増加した内部エネルギーが比例することより，力学的エネルギーが物質の内部ネルギーに変換される事を確かめます。
また，エネルギーが保存するとして，熱の仕事当量も求めます。

動摩擦力と静止摩擦力

摩擦力が法線力（垂直抗力と同じ大きさで向きが正反対の力）に比例し，接触面積には依存しない事を確かめます。また，最大静止摩擦力>動摩擦力も確認します。

バネによる単振動

バネによる単振動を非接触の位置センサーを用いて記録・解析します。運動方程式から正弦波の解を求め実験結果と比較することで，角振動数・位相・振幅など単振動を決定するパラメータの理解を助けます。

斜面上の物体

斜面の置かれた物体に働く重力を斜面垂直・斜面水平の2力に分解し考えることで，斜面を下っていく運動を扱います。ここではローラーを用いることで剛体の回転運動も考慮します。

平らな梁（はり）のたわみ

平らな梁（はり）に負荷をかけたときの変形（たわみ曲線）を測定し，ヤング率を求めます。工学系では材料力学の基礎ですが，物理的にも興味深い解析となります。

円柱形ロッドのねじり変形

単純ねじりで扱える様々な材質・形状の円柱材のねじり振動を測定し，剛性率を求めます。平らなはりのたわみ（UE1090200）と併せて材料力学の基本となります。