高校物理における空気抵抗の正しい理解 ― 風洞実験、理論解析、落下実験とデータ解析を通して ―

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  • コウコウ ブツリ ニ オケル クウキ テイコウ ノ タダシイ リカイ : フウドウ ジッケン 、 リロン カイセキ 、 ラッカ ジッケン ト データ カイセキ オ トオシテ
  • Correct Understanding of Air Resistance in High School Physics: Through observation of wind tunnel device, theoretical analysis, drop experiment and data analysis

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空気抵抗は高等学校で学習する力学の分野の中で「物体の落下」という単元で取り上げられている。しかし、その内容としては、「空気抵抗は速度とともに増す。空気抵抗があることにより落下速度はやがて一定になる。」としか記載されていない。本研究において、風洞装置を用いて空気抵抗と速度の関係について調べた結果、30cm四方の厚紙にはたらく空気抵抗は速度の二乗におおよそ比例することがわかった。物体にはたらく空気抵抗が速度の二乗に比例する場合、物体の質量と終端速度の二乗は比例関係にあるはずである。そこで、実際に高等学校の授業で実践できる空気抵抗と速度の関係を確かめる方法として、物体を落下させた時の終端速度と物体の質量との関係を調べる実験を提案する。

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