多段式垂直衝突球とは
なんか無駄にかっこいい名前がついてますが、「すっ飛びストローロケット」とか言われるものです。
簡単に作れるので、是非皆さんも試してみてください。
作り方
①まず2つから5つほどの、大きさに差があるスーパーボールを用意する
②一番大きいものに、竹串を刺す
③他のスーパーボールにはドリルで竹串がスムーズに通るほどの穴を開ける
④大きいものから順に竹串に刺す
⑤その上に乗る程度の長さにストローを切り、おもりとして先にビニールテープを巻く
⑥＜完成！！＞
今回は四段でやりましたが(ストローも入れたら五段)、この学校の三階吹き抜けで160cmくらいから落としたら、なんと五階の天井にあたって落ちてきました。
仕組み
この多段しk(略 は、落下して地面にあたるときに、全体で持っている大きな運動エネルギーを一番上の軽いプロジェクタイル(射出体)に移すことで、より高くまで飛ばすというものです。(※1)
下の段が動いているということは、運動エネルギーを射出体に全て移し切れていないということですから、よって、一番上の段以外は微動だにしないというのが理想となります
しかし今回は下の段も結構動いてしまっているので、改良の余地があるということですね。
皆さんも、効率を上げるのにチャレンジしてみてください。
ちなみにですが、全体の質量が62.3g 射出体の質量が0.4gなので、170cmから落としたら理論上(※2)初速約70m/sの速さで高度約250mまで(※3)飛び上がることになります。
目指せ理論値！(無理
※1: より詳しい説明や実物などが見たい！聞きたい！という方はぜひ物理部へお越しください
※2: 空気抵抗、摩擦、音や熱などのエネルギーロスを何も考えない本当に理論上の計算値
※3: 計算式は、mgh=(mv^2)/2より、0.4×9.8×249.2=1/2×0.4×v^2よってv=√(9.8×249.2×2)≒69.9であり、到達高度はmgh=m’gh’より、62.3×9.8×1.6=0.4×9.8×h’整理してh’=(62.3×1.6×5)⁄2 よって h’=249.2です
