慣性モーメント

同じ重さなのに(No.124)

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同じ重さなのに 同じ重さなのに

実験監修:名古屋市科学館学芸員 佐伯平二 
※監修者の役職は掲載当時のものです。
企画制作: 日本ガイシ株式会社

実験の説明

どうしてなのかな

同じ大きさの円盤に、同じ数のクリップを、片方は回転軸の近くに、もう一方は外周に取りつけて坂道におくと、一方は速く、もう一方はゆっくりと回転して坂道をころがります。大きさも重さも同じなのに、ちょっと不思議ですね。

そうかなるほど

クルクルと目がまわりそうに回転するフィギュアスケートのスピン。両手をちぢめると回転が速くなり、広げると遅くなりますね。これは両手の位置によって慣性モーメントが小さくなったり、大きくなったりしているためです。慣性モーメントは回転する物体から回転軸までの距離を2乗して、それに物体の質量をかけた量であらわされますから、両手をちぢめると回転軸からの距離が短くなって小さくなり、広げれば大きくなるのです。回転する物体は角運動量(=角速度〈回転速度〉×慣性モーメント)を保存しようとするので、慣性モーメントが小さくなると回転速度が大きくなるのです。慣性モーメントは「回転のしにくさ」をあらわしていて、慣性モーメントの大きいものほど、回転させたり、回転をとめたりするのに大きな力が必要になります。クリップを外周に取りつけた円盤は、慣性モーメントが大きいためにゆっくり回転しますが、いったん回転をしはじめるととまりにくく、上り坂をもう一方の円盤よりも遠くまで上るのです。

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