物理教師から出題された問題なのですが、いくら考えてもさっぱりわかりませ

質問

物理教師から出題された問題なのですが、いくら考えてもさっぱりわかりません。
その問題の内容は以下の通りです。

ペットボトルの中に水を入れたものと凍らせたものの二種類を用意する。
それら二つをそれぞれ斜面で転がしたとき、どちらが速く転がるかを説明せよ。

というものです。力積や運動量がヒントとのことですが、どなたか回答お願いします。

回答No.2

naniwacchi · ベストアンサー

おはようございます。

これは「モーメント」の問題ですね。＾＾
まず、両者の違いを物理的に見てみると
・水は液体なので、ペットボトルとは一緒に回転「しない」
・氷は固体であり、ペットボトルと一緒に回転「する」

となります。
これによって、モーメントの大きさが変わってきます。
氷の場合の方がモーメントは大きくなります。
ということは、同じエネルギーを与えたとしても、
・水の場合は落ちるために使われる。力学的エネルギー保存則の式で言えば
（位置エネルギー）＝（並進の運動エネルギー）

・氷の場合には、回転するためにもつかわれる。
（位置エネルギー）＝（並進の運動エネルギー）＋（回転の運動エネルギー）

「速く転がる（転がり落ちる）」かどうかは、並進の運動エネルギーの速さ：vのことになるので、上の式から大小関係がわかると思います。

お礼

ご回答ありがとうございます。
今日解答を説明されましたが、おっしゃる通り、モーメントの問題だったようです。
実験結果は液体の水が入ったペットボトルの方が速く転がり、回答者様の回答通りでした。
とてもためになりました。ありがとうございました。

回答No.1

tanuki4u

http://blog.livedoor.jp/dog_is_family/archives/51310326.html

ゆでたまご　なまたまご

これと同じ原理のような気がする。

お礼

ご回答ありがとうございます。
ペットボトルを卵にみたてればなるほど合点がいくような気がします。