活動内容

雨滴

まずは見てみよう!

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どんな実験?

実験手順と種あかし

  • 雨が落ちてくる速さについて考えてみましょう。空気中で落下するものには必ず空気抵抗がはたらき、落ちはじめは加速していきますが、ある程度落ちると「終端速度」と呼ばれる一定の速さで落ちていきます。
  • この実験では、吹き上げる気流の速さと終端速度が一致すると同じ高さでただようことを確かめています。
  • 高校の物理では、空気抵抗が無視できる場合、落下する物体は等加速度運動をすると習います。比較的重い物体が短距離だけ落下する場合は空気抵抗を無視しても実際の現象とほとんど変わりません。
  • ところが、上空から落下してくる雨滴では空気抵抗の影響を無視することはできません。
    多くの現象では空気抵抗はおよそ速度の2乗に比例する場合がほとんどで、雨滴でもそうです。(非常に物体が小さいときや軽いときなど、ごく特殊な一部の場合には空気抵抗はほぼ速度に比例します。)
  • 落下する雨滴ははじめのうちは重力によって加速していき、空気抵抗はほぼ速度の2乗に比例して大きくなっていきます。しかし、空気抵抗が重力とつりあう大きさに到達すると、それ以上は加速しなくなり一定の速度で落下していきます。このときの速度を「終端速度」といいます。
【キーワード】 空気抵抗、終端速度
【関連項目】 パラシュート重い球と軽い球大きい球と小さい球
【参考】

石綿良三「図解雑学流体力学」ナツメ社、P76−77

更新日:2013.10.1