飛び出す力が安定したボール発射台の作り方

質問

中学生です。学校の自由研究テーマは「ボールの飛び出す角度と飛距離の関係」です。実験の条件としては、ボールの飛び出す力が何回やっても安定していることが大切だと思うのですが、いい方法が見つかりません。良いアイデアがあれば教えてください。ボールはスーパーボールやピンポン球などを考えています。よろしくお願いします

回答No.1

gohtraw

ご質問を読んで私がイメージしたのは斜面上で球を転がして速度を与える方法です。以下そういう前提でお答えします。このやり方で重要なのは、摩擦の影響を小さくかつ一定にすることと、ボールのスピードをどうコントロールするかだと思います。
　摩擦を小さくするためには、ボールと斜面の接触面積をできるだけ小さくする必要があります。また、柔らかいボールよりもビー玉やパチンコ玉のような硬いものの方がいいでしょう。
　摩擦を一定にするということは、何度やっても同じように球が転がっていくということです。たとえばＵ字型の溝の中を球が転がっていく場合、球が左右にぶれながら転がっていくようでは摩擦は一定にはなりません。Ｖ字型の溝にするとか、あるいは平行な二本の丸棒に球を載せるような構造であれば摩擦も小さく、一定するのではないか思います。また、斜面から球が飛び出す部分までが滑らかにつながっている（段差とか、角がない）ことも大切です。
　スピードの方ですが、摩擦が充分小さく、かつ一定になっていれば、球の速度は転がり落ちた高さ（垂直方向にどれだけ落ちたか）で決まります。厳密にいえば、球が転がり始める地点と、球が斜面を離れる地点との高さの差です。従って速度を一定にしたければ常に同じ高さのところから球を転がすことが重要です。
　装置を考えるのも実験の重要な一部分です。具体的にどういう装置にするかはご自分でいろいろ考えて見て下さい。