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ひとりとふたりのスカイダイバー、ちがう終端速度

スカイダイバーが速くなるほど空気が上へ押す力は強くなり、それが重力と等しくなると速さはそれ以上増えなくなります。タンデムの二人組は重さが約2倍なのに空気に当たる面積は同じなので、空気に支えられるまでにもっと速く落ちなければなりません。

図の内容

  1. 細い赤い矢印:ひとりのスカイダイバーを下へ引く重力。
  2. 細い黄色の矢印:上向きの空気抵抗が重力と同じ大きさになり、速さが一定に保たれる。
  3. 太い赤い矢印:二人組の重力。約2倍だが、空気に当たる面積は同じ。
  4. 太い黄色の矢印:二人組がずっと速く落ちて初めて、空気抵抗がこの大きな重力とつり合う。
  5. 長い風の筋:二人組の一定の速さは、ひとりのときより速い。

例

  • 紙のカップケーキ型を2枚重ねると、1枚だけより速く落ちる。形は同じで重さが2倍だから。
  • 硬貨を中に貼りつけたバドミントンのシャトルは、同じ形の普通のシャトルより速く落ちる。

クイズ:ひとりとふたりのスカイダイバー、ちがう終端速度(中学3年生)

  1. 落下しているスカイダイバーが、やがてそれ以上速くならなくなるのはなぜですか?

    • 長く落ちるほど重力が弱くなるから。
    • 上向きに押す空気の力が大きくなり、重力と等しくなるから。
    • 最高速度に達すると、重力が下に引っぱらなくなるから。
  2. 2人のスカイダイバーは体の大きさも姿勢も同じですが、一方はもう一方の2倍の重さです。一定になったときの落下速度が速いのはどちらですか?

    • どちらも同じ。重力はすべての物を同じように加速させるから。
    • 軽いほう。空気の中をより楽に進めるから。
    • 重いほう。重力とつり合うには、空気がより強く押し返す必要があるから。
  3. タンデムの2人組と1人のスカイダイバーが、それぞれ自分の一定の速さで落ちています。2人組が受ける空気抵抗は、1人のスカイダイバーと比べてどうですか?

    • 約2倍。2人組の大きな重力とつり合っているから。
    • 同じ。空気に向ける体の面積が同じだから。
    • 約半分。空気抵抗を2人で分け合うから。

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物理, 中学3年生