坂を転がした時の速さの比較について

質問

平らな板を斜めに置いて物を転がす実験をしました
　お茶350ml缶とツナ缶１つ
　（お茶の方が重い　ツナ缶の方が直径は大きい）
　この時お茶缶の方が速い速度でした

　お茶350ml缶と　ツナ缶4つをテープでつなげた物
（重さはほぼ同じ　ツナ缶の方が直径は大きい）
　この時もお茶缶の方が速かった

　空のお茶350ml缶と　空のコーヒー250ml缶
　（重さ？　お茶缶の方が直径は大きい）
　この時　速度は同じでした

以上の結果になったのですが　理由がわかりません
重さの関係なのか　大きさの関係なのか
中身の物質の関係なのか？　空気抵抗なのか？

お分かりになる方お教えください
小学生に説明出来るようにお願いします

回答No.2

ojisan7

>簡単に言えば　中身が　固体よりも液体の方が回転しやすいってことですね

そんな感じですね。慣性モーメントが大きければ、それだけ缶を回しにくくなりますから。

>空の缶は気体(空気)同士だからほぼ同じになったと考えていいのでしょうか？

そんな感じですね。この場合の中の空気の影響は無視できますから、実質、２種類の缶の容器の慣性モーメントと質量、直径の違いだけの影響を考えればよいのです。

>空の缶はお茶の入っている缶より遅かったので　液体より気体の方が回転が遅いということでいいですか？

この結果はどうでしょうか？空の缶の方が、お茶の入っている缶よりも遅かったのですか？もしそうならば、これは、缶が転がったときの、空気抵抗による影響によって、そのような結果になったものと思います。軽いものほど空気抵抗の影響を受けやすいですからね。もし、外の空気抵抗がないものとすれば、空の缶の方が若干、速い速度になります。

>ビールとお茶を比べた場合　少し違ってくるのでしょうか？

これはやはり実験をしてみないと何とも言えません。しかし、ビールとお茶では、密度や粘性にそんなに差はないように思えますので、たいして違わないでしょう。

補足

しつこくてすみません

>質量、直径の違いだけの影響を考えればよいのです。

重さと直径にも関係するのですか？
速いのは重い方？　軽い物は空気抵抗で遅くなるってことでいいのかな？
直径の大きい方小さい方？

乾電池の単１と単３（単１の方が重くて直径も大きい）
ではほぼ同じだったのですが
距離が足りなかっただけでしょうか？

回答No.1

ojisan7

理由は下記URLで回答したことと同じです。慣性モーメントが関係するので、慣性の概念（この概念は高校生にさえ難しいと思います。・・・F=maの意味を理解すること）さえ持たない小学生に説明することは無理です。

しかし、簡単に言ってしまえば、お茶は、ツナより粘性が低いので、慣性モーメントも質量のわりには小さいのです。つまり、缶はころがって、回転しても、中身のお茶はほとんど回転していません。このことから、「お茶缶の方が速い速度」という結論が導かれます。

厳密にさらに詳しく知るには、滑らずに、転がるという条件の下に、計算してみて下さい。

参考URL：

http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=2159473

補足

回答ありがとうございます
もう少し教えてください
簡単に言えば　中身が　固体よりも液体の方が回転しやすいってことですね
空の缶は気体(空気)同士だからほぼ同じになったと考えていいのでしょうか？
空の缶はお茶の入っている缶より遅かったので　液体より気体の方が回転が遅いということでいいですか？
ビールとお茶を比べた場合　少し違ってくるのでしょうか？