今日は一休み…

どうも。休みの日になるとどうもベッドからなかなか起きられないえふみです。

今日は昨日の偏光の話の続きを…とも思いましたが一休みしようと思います。そこでちょっとしたおもしろ話をしたいと思います。

ボールが跳ねる話です。
はい、つまんなそうと思った方。ちびっこにドヤ顔するくらいはできると思うので少しだけ覗いてください。

同じボールが２つあります。素材はどちらも同じ、ゴムの素材でできております。
この２つのうち１つを温めておきます。温め終わったら同じ高さから落としてみます。さて、この時ボールの跳ね方に違いがあるでしょうか？？

単純に温めただけで他に特別なことはしていませんがいかがでしょう？答えは

温めた方が高く跳ね上がる

です。簡単な実験ですので、ご自宅にスーパーボールがある方は試してみてください。

なぜこうなるかを簡単にわかりやすく説明しますと、エネルギーの違いによるものです。

はい、簡単というか言葉足らずですよね。もっと詳しく説明すると、物体が動いているときに考えることのひとつとして、力学的エネルギーの保存というものがあります。
「保存」という言葉から分かるようにエネルギーの量は変わらない。という意味です。すなわち物体の持つエネルギーの総量は外部からの要因がない限り変化しないというものになります。
今回の実験ではゴムボールを手から離す時にボールが持っているエネルギーは位置エネルギーと呼ばれるものです。この地面からの高さが高いほど大きくなるエネルギーです。物体の位置により変化するエネルギーと思ってもらえればいいです。手放したボールは徐々に下がっていき、ボールは下向きに動き出します。物体が動いてるときのエネルギーを運動エネルギーといいます。

ボールが手から離れて、跳ね返って上に返ってくる時には離した手の位置には返ってこないと思います。これはボールが地面にぶつかったタイミングでエネルギーがあるものに変換されているからです。では何に変換されているでしょう？答えは

ボールと地面の間に生じる熱

です。これは前の記事にも出てきました、摩擦による熱です。この熱は地面との衝突によりボールの中に発生するエネルギーということになります。すなわち跳ねたボールは少しだけ跳ねる前より温度が上がっているということになります。
では、なぜ温めたボールと冷えているボールで跳ね方が違うのかという本題です。

通常「熱」というものは熱い方から冷めた方へと動きます。すなわち熱い方から冷めた方へとエネルギーが動くと言い換えれます。どのくらい動くかは両者の温度差が大きければ大きいほど熱としては大きくなることは、なんとなく想像できると思います。

もうお気づきの方もいらっしゃると思います。
ボールが元々温められている場合本来ボールに移るはずの熱が、少ししか移らずより多くのエネルギーが反発後の運動に使われることになります。逆に温度が低い方のボールは多くの熱を吸収することができるので、反発後の運動に使われるエネルギーが少なくなるのです。そのため、温度が高い方のボールの方がよく跳ねるのです。

いかがでしょう？このレベルの実験ならご自宅などでも楽しめるのでよければ試してみてください！ボールを温める際には火傷に注意してくださいね(о´∀`о)