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玉突き

概　要 　水平なレール上に複数の球を密に並べ、そこに球をぶつけるとぶつかった球は静止、反対側の球が飛び出す 玉突きを磁石でアレンジしてみます。

実現方法 物理の法則に 運動状態の変化前と変化後の質量と速度の積はつねに等しい「運動量保存の法則」というのがあります。 　　　　　　　　運動量保存の法則 　　　　m1v1=m2v2　　　ｍ：質量　ｖ：速度 この法則を利用したのが玉突きです。 　条件　m1=m2=m3=m4=m5=m6　、　　ｖ１＞0　、 v2=v3=v4=v5=v6=0　と仮定すると 　●(m1v1)→　　　○○○○◎ 　移動する球　　　静止している球　ｍ2ｖ2、・・・、ｍ6ｖ6 　　　　　　　　　　●○○○○◎ 　　　　　　　　　　　衝突の瞬間 　　　　　　　　　　●○○○○　　　　◎（m6v6）→ 　　　　　　　　　　　　　　　　衝突後 　　　　　　　　　　ｍ１の運動エネルギーがｍ６に移ります。 　　　　　　運動量　　　　m1v1=m6v6　 ところが、実際には球の重さは各々異なるので理想どおりの動きをしません。バラバラに動きます。 　　　　　　　　　　　　　　　　m1≠m2≠m3≠m4≠m5≠m6 　　　　　　　　　　●（m1v1）→　○（m2v2）→　○（m3v3）→　○（m4v4）→　○（m5v5）→　◎（m6v6）→ 　　　　　　　　　　　　　　　　衝突後 　　　　　　運動量　　　　　m1v1=m2v2+m3v3+m4v4+m5v5+m6v6 　　　　　　 このため、実際にはレールに球を貯めるためのくぼみを作って、玉突きを実現することになります。 　　＿●＿　　　　　　　　　　　　　　　　　＿＿＿ 　　　　　　　＼＿＿○○○○◎＿＿／ 　　　　　　　　　　　　　衝突前 　　＿＿＿　　　　　　　　　　　　　　　＿◎＿ 　　　　　　　＼＿＿●○○○＿＿／ 　　　　　　　　　　　　　衝突後 ここでは、磁石を使うことでくぼみを作らなくても玉突きが出来るようにします。 上左：ゴム磁石（切り取ったのもの）　 上中：フェライト磁石Φ9.5ｍｍ　１１００ガウス、.吸着力０．１5ｋｇ　４個２５０円ぐらい 上右：フェライト磁石Φ１５ｍｍ　１１００ガウス、.吸着力０．35ｋｇ　３個２５０円ぐらい 下：ゴム磁石（磁力は弱い） アームの代わりに磁石を両面テープで固定します シャフトに取り付け、高さを調整します。 磁石の上に球をおきます （用法１） 衝突する側とは反対の位置にある球の下に強力な磁石をおきます。 　　　　　　　　　　●→　　○○○○◎ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　■　　　　■：磁石 　　　　　磁力によって球のばらつきを押さえるので、ビシッビシッと決まります 　　　　　エレベータ入口に仕掛けると複数の球を転がしたときの球詰まりを防ぐことが出来ます。 　 （用法２） 　　　　　●→　　　　○　　　　　　　　◎ 　　　　　　　　　　　　■　　　　　　　　■ 　　　　　　　　　　　　　衝突前 　　　　　　　　　　（（●））　　○→　　◎ 　　　　　　　　　　　　■　　　　　　　　■ 　　　　　　　　　　　　　衝突　１ 　　　　　　　　　　（（●））　　　　　（（○））　　　◎→ 　　　　　　　　　　　　■　　　　　　　　■ 　　　　　　　　　　　　　衝突　２ 　磁石（磁力）にとらわれた球がぷるぷるゆれるので楽しいとおもいます （用法３） 次のようなレールに山谷をつけて、山の頂点に球と磁石と仕掛けます ●→ ＃＃　　　　　　　　◎ ＃＃＃　　　　　＃■＃ ＃＃＃＃　　＃＃＃＃＃ ＃＃＃＃＃＃＃＃＃＃＃＃＃ 　　衝突前 ＃＃　　　　　　（（●））　　　　　　　●が◎に衝突することで、◎は磁石から離れて山を転がり落ちる ＃＃＃　　　　　＃■＃　　　　　　　●は磁石によって山の頂点にとどまり、しばらくの間プルプルゆれる ＃＃＃＃　　＃＃＃＃＃◎→ ＃＃＃＃＃＃＃＃＃＃＃ 　　衝突後 ●のスピードと磁力のバランスを取るのが難しいところです。磁力は◎との距離で調節します。

所　感

動　画 http://jp.youtube.com/watch?v=RxZ-X7mx75s http://jp.youtube.com/watch?v=MevC7mSGhz4

履　歴