落下運動について

質問

「空気抵抗がないと仮定すると、重さの違う鉄の玉が同じ速さで落下する。」
この事を中学生にもわかるように説明してください。
重力加速度等、まだ習っていません。

回答No.1

ryumu

本当は、実験して見せて挙げるのが一番ですね。
私の中学校の理科の先生は大きい真空管に重さの異なる物を入れて空気の有無で落下速度が異なることを実際に見せてくれました。

説明となると、やっかいですがやはり背理法ですかね。
以下はある本からいただいた論法です。

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「重い鉄球（Ｈ）のほうが、軽い鉄球（Ｌ）よりも速く落ちる」と仮定する。この２つの鉄球をひもでつなげて、落下させると、Ｈの速度をＬが遅くし、Ｌの速度をＨが速くするので、このつながれた２つの鉄球の落下速度は、ＨとＬの落下速度の間の速度ということになります。しかし、この２つの鉄球を一つとして考えると、個々の鉄球よりも重いので、いずれの鉄球よりも速く落下し、先の話と矛盾する。
これは、「重い鉄球（Ｈ）のほうが、軽い鉄球（Ｌ）よりも遅く落ちる」という仮定にしても同じことなので、結局「重さの違う鉄球は同じ速さで落下する」ということになる。
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　同様の議論は、一つの鉄球を例にしても言えるかもしれません。すなわち鉄球内を区間に分け、大きい区分（重い）と小さい区分（軽い）は、ともに（一つの鉄球内なので）同じ速度で落下する。

さて、どうでしょうか？？

お礼

早速のご回答ありがとうございました。
空気抵抗の有無による落下実験は、学校で見て理解できているようです。

皆様からのご回答を組み合わせて、私なりの説明をしたところ何とかイメージしてもらえたようです。