大小のスーパーボールを重ねて落とすと？

質問

子供(4年生）の自由研究に親子で取り組んでいます。

大小のスーパーボールを重ねて落とすと、上側の小さい方のスーパーボールがものすごくよく跳ね返る

というのをネットでみつけ、子供がやってみたいというので、どのような組み合わせが一番よく飛ぶか？というのを考えてみることにしました。

4種類の大きさのスーパーボール(直径4cm,3cm,2.5cm,2cm)を用意し、
色々な組み合わせでやってみました。

「同じ高さから力を加えずに自然に垂直に落下するように」
と条件を合わせるようにして実験していますが、
落とすのがうまくできず、なかなかネットの動画で見たように思うように跳ね返らないこともあって

一定の結果がはっきりと見いだせない状態です。

先に結果ありき・・・ではおかしいのは重々承知しているのですが、
子供には伝えず、まずは私が結果を把握しておきたいと感じます。

理論上、どのような組み合わせが一番よく跳ね返るはずなのでしょうか？

一番大きいものと一番小さいもの？（＝2つのボールの直径差が大きい）
同じ大きさのもの？
大きさは関係ない？

小学生向けなのと、私自身が物理に詳しくないため、
難しい式等でのご説明は理解できないと思いますので、
できましたら平易な言葉でご説明いただけますと助かります。

ネットで調べて、下のスーパーボールから跳ね返る力をもらうので、上のスーパーボールが自然に落下させるよりもよく跳ね返る
というのは理解できましたが、大きさの違いによってどうかわるか？が分からなかったためご質問させていただきました。

お詳しい方、どうぞよろしくお願いいたします。

回答No.4

ponta1971 · ベストアンサー

以前、鉄腕ダッシュで同様のことをしていました。

で、うまくいかないということですが、大小のスーパーボールをただ重ねただけではないでしょうか？
大小のスーパーボールの中心が地面と垂直になるようにしないとスーパーボールがいろんな方向に飛んでしまってうまくいかないはずです。

（１）大きいスーパーボール（下のボール）の中心にまっすぐ棒（ピアノ線とか竹串とか）をさします。（固定すること）
（２）小さいスーパーボール（上のボール）の中心に穴を貫通させます。（（１）の棒にさしてもすっぽり抜ける大きさ）
（３）図のようにくみあわせます。
（４）棒の先端をつまんで持ち上げ落とすことで大小のスーパーボールの中心が地面と垂直に落とすことができます。

理論上どのような組み合わせがいいかですが・・・。
わかりやすいように上下のボールが同じ高さにあると考えます。（ボールの半径は誤差の範囲と考えます。）
重いものと軽いものが同じ高さにある場合、重いほうが大きなエネルギーを持っています。（同じ高さに持ち上げる場合、重いほうが力が必要なことからわかります。）
下のボールの持つエネルギーが上のボールに伝わるので、下のボールが重く、そのエネルギーでより大きく動かしたい場合、上のボールがより軽いのが理想です。
なので、下のボールが上のボールより重い、スーパーボールなら下の直径が大きく上の直径が小さい組み合わせが一番良く跳ね返るはずです。

お礼

詳しいご説明、さらに図までいただきまして、ありがとうございます。

ボールの準備ですが、ネットで調べたやり方を参考にしまして、
大きなボールに紙で作った筒(小さなボールの直径と同じくらい）をテープで貼り付け、
その筒の中に小さなボールを入れています。

参考にしたサイト：
http://kids2.gakken.jp/jiyuu/idea_db/518.html

組み合わせについては、大変よくわかりました。
理論上は、下が大きいほどよく、上が小さいほどよい
ということなんですね。

手持ちのなかから一番大きなボールと一番小さなボールを選んでみます。
その時が一番よく跳ね返った・・・という結果が得られるよう、
うまく実験をがんばります。（順序が逆ですが＾＾；）

どうもありがとうございました！

回答No.5

ponta1971

No.4です。

追加の補足です。

テレビで見る限り、すごい勢いで跳ねます。
室内では電灯などを割ってしまう危険があるので十分に注意して、落下位置を低いところから様子を見ながら行ってください。

お礼

補足をいただきましてありがとうございます。

私も、ネットで動画を見たのですが、かなり跳ね上がっていました。
何度か実験をしましたが、
跳ね上がった高さを子供が目視できるよう、あまり飛ばないようにと考え、
落とす高さは床から30センチほど、跳ね上がったボールは50センチほどにとどまるようにしています。
でも、これでは距離が短すぎてボールの大きさによる違いが出にくいかも・・・と思いますので、
もうすこし高いところから落としてみようと思います。

ありがとうございました！

補足

みなさまのアドバイスを参考に色々調べておりましたら、

私のいたしました質問と同じような質問を見つけました。
質問させていただくときは気付かなかったのですが…

こちらにありました。
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/5205403.html

重複質問にも関わらず、詳しいご回答をいただきありがとうございました。

こちらのスペースをお借りして
お詫びさせていただきますとともに、改めてお礼申し上げます。

みなさま、ありがとうございました。

回答No.3

nezusuke

以下の所をご参考までに。

参考URL：

http://www.urap.org/_forum/ashi/science/suttobi/suttobi.htm

お礼

サイトのご紹介、ありがとうございます。

さっそく見てみました。

細かい式の説明は理解不能なので飛ばしました＾＾；

軸がずれないように、ボールに穴をあけて上下のボールの軸を固定させるのですね。
これなら確実な方法ですね！

でも、私と子供ではうまくできるか・・・ちょっと不安です

実験のきっかけなど、はじめてみた内容がありましたので、子供に話してやろうと思います。
ありがとうございました！

回答No.2

DJ-Potato

ボールが跳ねる時(物体の衝突全般にも言えますが)は、反発係数というものがあります。
互いの素材で決まる定数ですね。

クッション性の高いものの上にボールを落としても、あまり弾まない
固い床にボールを落としたら、よく弾む

スーパーボールを床に置いて、その真上に落としたら、かなり効率よく弾むと思います。
さらに、２つ同時に落とした場合、下のボールは床に弾んで、上に向かって飛び出した瞬間に、上のボールとぶつかるので、
単品で落とした時よりも跳ねる、ということだと思います。

うまく弾ませるためには、２つのボールの軸がズレずにまっすぐぶつかるコトだと思います。
内径がボールの直径くらいの透明な筒に入れて、ボールが左右にブレないようにやったらいいんじゃないですか？
弾んだ高さも、筒にマジックでマークすればいいし。

お礼

ご回答をどうもありがとうございます。

よく跳ね上がる理由について、わかりやすいご説明で助かりました。

透明の筒に入れて実験というのは、よさそうですね。
それなら、必ずほぼ垂直に２つのボールを落下させることが出来ますものね。

長い筒を用意しなければならないので、
ホームセンターに行ってみようと思います。

ありがとうございました！

回答No.1

taishokunn

http://questionbox.jp.msn.com/qa1593725.html

これ？

お礼

早々のご回答をありがとうございます。

ボールは、スーパーボールのみを使用します。
また、落下させる場所はかたい木のテーブル板の上に統一しています。

大小のスーパーボールを重ねて落下させたときの跳ね返りについて、
スーパーボールの大きさの組み合わせによって、どのようにかわるか？
を調べたいと思っています。

ご紹介いただきましたものとは実験の趣旨が異なっているようです。
引き続き、なにかご存知でしたらよろしくお願いいたします。
ありがとうございました。