台車が斜面を下る際に減速した

質問

傾けた斜面に力学台車のせて転がす際に、最初1.8秒間は等加速度運動をしていましたが、その後0.6秒間は減速しました。
なぜでしょうか？
斜面の傾きはとても低く、記録タイマーは打点式(カーボン紙)のものを使いました。
同じ斜面で傾きを大きくした際は減速しませんでした。
こういった現象が物理的に可能ならば、少しでもお返事いただけるとうれしいです。
物理的に不可能ならば実験失敗としてその原因を調べますのでご協力よろしくお願いします。

回答No.1

risyu

様々な視点から仮説を立てたいと思います。

1.実験条件
「実験に用いた斜面は、確かに一様な傾きを持っていたのか？」という疑問が思い浮かびます。
もしも本当に一度の測定（ある斜面の傾き）でのみ減速が観測されたのならば、この仮説は間違いとなります。しかし、斜面の角度を例えば5°ずつ（5°というのは小さいかも。最低でも10°ずつが妥当かな。この角度はあくまでも推論上での議論だから使うということで。）変化させて実験したら、斜面の傾きが小さくなるにつれて減速の度合いが大きくなった、という結果が得られれば、斜面のたわみなどが原因なのかも知れません。

2.実験装置
＞記録タイマーは打点式(カーボン紙)のものを使いました
カーボン紙を用いた記録タイマーということは、記録紙の一端は台車にテープか何かで固定しているということですよね？
ということは、記録タイマー側の記録紙（まだ打点されてない部分）が絡まっているなど、滑らかに打点されなかったということが考えられます。
この仮説だと、ある傾きのときにだけ（つまり、たった一度の計測においてのみ）、減速が見られたことを上手く説明することができそうです。

3.単なる実験者の測定ミス
記録タイマーを用いたということは、記録紙の打点間隔から運動の様子を調べていると思います。
減速というのは、「打点の間隔が次第に短くなっていた」ということから分かったのだと思います。この打点間隔の短くなる度合い（どれくらいの減速なのか）が分からないのですが、もしかしたら、短くなる度合いが小さかった場合は、測定誤差ということも考えられます。減速の度合いがもしも小さかったならば、測定誤差を疑ってみるのも良いかと思います。

他にも、減速が見られたことを説明する仮説があるかもしれません。実験過程から実験環境まで様々な視点を持って考えると、正しい原因が分かると思います（もちろん仮設を立てるだけでなく、その仮設を実験により検証する必要がありますが）。
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最後に、直接の回答ではありませんが、補足としていくつか書いておきたいと思います。

実験を行う段階では、様々な不思議・疑問な結果が出てきても、それはある意味当たり前のことだと思います。
その結果を、ただ「これはなぜなのか？」という形式で質問することは、好ましくはありません。
2.4秒後から減速をはじめた理由について、自分自身でいくつかの仮説を立てて、それぞれの仮説の論理について、アドバイスをもらったり、分からないところを質問したりするのが、本来の研究（実験）スタイルであり、好ましい質問形式だと思います。

＞物理的に不可能ならば実験失敗としてその原因を調べます
実験目的を記述していないのに、単純に「実験失敗」と表現するには違和感があります。
実験失敗とは、実験目的とは異なった結果が得られた場合のことをさす言葉だと思います（失敗から大きな発見をする例もありますが）。
ayako1991さんの実験から、回答者は「おそらく、斜面を転がる物体の運動に関する実験をしているのだな」、「斜面を転がる物体が運動方程式に従った運動をすることを確かめる実験をしているのだな」と推測することはできますが、本当の実験目的は分かりません。
このように「実験失敗」について書くのは意味があります。私自身の実験・研究をしているのですが、実験失敗と思っても、それを他の視点から見ると、（大げさかもしれませんが）新しい発見であったこともあります。なので、すぐに「実験失敗」といった言葉を用いて欲しくないのです。

また表現の問題ですが、「傾けた斜面」というのは、誤った表現です。
「傾けた面＝斜面」ですから、「傾けた斜面」という表現は、重複表現です。
科学の実験を行うにあたって、表現の問題はさほど重要ではないと私は思っています。しかし、科学研究の成果は、リポート・論文という形で発表していくものなので、