斜面と水平面での力学的エネルギーの失われ方の違い

質問

緩やかな曲面にしたレールに沿ってある高さから鉄球を転がして

(1)水平になった地点での鉄球の速さを計測する
(2)水平面をしばらく転がったあとの鉄球の速さを計測する
(3)レールを下に凸の放物線のような曲面にして転がし、反対側の最高点の高さを計測する

という実験をしたのですが、いまいち正確な値が出ず斜面部分と水平部分でのエネルギーの失われ方の違いが分かりません。

(1)の実験の値はきちんとしたものが出たのですが、(2)の実験の値が明らかに誤っているものが多く、比較が出来なくなってしまいました。

水平面を転がるより、斜面を転がるほうが力学的エネルギーの損失は大きいのでしょうか？

また、(1)の実験で、はじめの位置エネルギーに対する失われたエネルギーの割合を出したところ、30％～50％と出たのですが、これは摩擦によってエネルギーが失われているのですか？

回答No.3

中村 拓男（@tknakamuri）

確認ですが、

(A) (1) で「きちんとした」は具体的にどういう意味でしょう。
(B) (2) で明らかに誤っている　というのは具体的にどういう意味でしょう。
(C) (1) で「位置エネルギーに対する失われたエネルギーの割合を出したところ、30％～50％と出た」
　 とありますが、エネルギー損失が異様に大きいですよね。
　　鉄球の回転エネルギーに転化される分も考慮されて計算していないとかありません？
(D) そもそもこの実験の目的は？　力学的エネルギーの保存の確認？

回答No.2

Tann3

きちんとした実験の内容と方法、計測の方法、その他条件などをきちんと書きましょう。

　たとえば、
「緩やかな曲面にしたレール」の具体的な形状・寸法。「下に凸の放物線のような曲面」と同じ？
「ある高さ＝最初の鉄球の高さ」、「初速度」（多分ゼロでしょう）、「鉄球の質量・寸法」
「鉄球の速さを計測」どうやって？　その精度は？　瞬間の速度を測るって、結構難しいです。
「水平面をしばらく転がった」の「しばらく」とは？数秒、数時間？

「正確な値が出ず」何に対してですか？　計測値？　きちんと上記の実験条件に対する計測値まで書くべきでしょう。
　それとも計測値からの計算値？　入力値が悪いのか、計算方法が悪いのか。一体、どのような計算をしたのでしょうか。
　要するに、「どこで間違いや誤差が入り込んでいるか」を明らかにする必要があります。

　こういったことが明確にならないと、何とも答えようがありません。

＞これは摩擦によってエネルギーが失われているのですか？

　摩擦以外に、空気の抵抗や鉄球とレールの転がり抵抗のようなものもあるでしょう。

回答No.1

foomufoomu

実験に使った器具の形と大きさ、重さ、転がす速さ、実験結果など何もわからないので答えようがありません。