水、氷、ゼリーの速さ

質問

缶に"水"、"氷"、"ゼリー"をそれぞれ入れたものを用意して、重さを同じにした状態で坂を転がすと速さが
水を入れた缶＞氷を入れた缶＞ゼリーを入れた缶
の順になりました。この理由がわかる方がいらっしゃいましたらどうか教えてください。

回答No.3

sanori · ベストアンサー

こんにちは。

１．
水の缶については、
水が回転運動をしないため、缶だけが慣性モーメントに寄与します。
つまり、慣性モーメントが小さく、最初の加速で他の２つよりも有利です。
なお、缶の内壁と水との摩擦はありますが、無視できるレベルでしょう。

２．
ゼリーの缶については、
缶の中でゼリーが踊って熱エネルギーなどに変わる分、運動エネルギーを消耗します。
その結果、転がる運動の運動エネルギーが小さくなる、つまり、転がる速さが遅くなります。

３．
氷の缶については、

３－１
氷が缶に固着しているならば、水の缶よりも慣性モーメントが大きくなります。
踊らないので、ゼリーより有利です。

３－２
氷が缶に固着していないのであれば、ゼリーと同様、氷が踊ります。
音のエネルギーも放出します。
しかし、ゼリーほどのエネルギー消費は、おそらくないでしょう。

というわけで、
どちらにしても、
水の缶　＞　氷の缶　＞　ゼリーの缶
になると考えられえます。

お礼

ありがとうございます。とても参考になりました。

回答No.4

debukuro

回転させるために要する力と内部での損失の兼ね合い
落下させようと缶に働く力はどれも同じ
NO.3の方の回答に賛成

お礼

ありがとうございます。

回答No.2

Kon1701

缶に"水"、"氷"、"ゼリー"をいれて同じ重さに、と書いてありますが、密度がちがいますね。どのようにして同じ重さにしたのでしょうか？
これによって理由が変る可能性がありますね。
・缶の大きさを変えた？
・缶の重さが違う？
より的確な答えが必要でしたら、実験したときの条件の提示をお願いします。

お礼

回答ありがとうございます。
缶の大きさ、重さは同じで、中身の重さを変えました。始めに缶に水を入れて凍らせて重さを測定し、その重さにあわせて水、ゼリーの缶の中身を減らしたり増やしたりして同じにしました。したがって密度はかなり違うと思います。

回答No.1

DIooggooID

> 坂を転がす速さが・・・

　これは、最初に静止た状態から、特に力を加えずに（自然降下）ころがりはじめた状況、と考えて良いですか？

　もし、この状況の説明でしたら、「慣性モーメント」（回転しにくさ）について考えてみてください。

http://www.buturigaku.net/main01/RigidBody/RigidBody13.html

お礼

ありがとうございます。参考にさせていただきます。