重心とつりあい＜棒のバランス＞

［物理：力と運動：重心とつりあい]

生徒実験

特長
長い棒はバランスがとりやすい。


用具
長さの異なる2本の細い棒（1m、0.5m程度）、ものさし、おもり(クリップ）
方法
  1. 長さの異なる2本の棒を垂直になるようにものさしに立てかけ、ものさしを取り除くと長い棒は短い棒よりもゆっくり倒れる。
  2. 棒の先におもりをつけ、下端を手のひらにのせてバランスをとる(図A）。次に、おもりの位置を下げ、同じようにバランスをとる(図B)。
原理
　長さをL、質量mの一様な細い棒が鉛直に対して角θをなすとき、支点についての重力のモーメント（1/2）mgsinθと支点についての棒の慣性モーメントは（1/3）mL2から棒の角速度は3gsinθ/(2L）となる。よって長い棒は倒れるのに時間がかかる。
メモ
  • おもりを棒の先につけたほうが棒の角加速度は小さくなる。
  • ＜参考文献　ケニス・Ｍ・スコジー「科学マジック1」(1962年　白揚社）＞