ブランコ

 




概 要:
 『ブランコをこぐ』とは,物理的にはどういうことを指すのでしょうか?
 人がブランコの板の上に立っていくら力を入れてみても,人とブランコからなる全体の系で考えると,その力は所詮『内力』でしかない筈。海に浮かぶボートに乗ってボートを前後にゆすっているようなものです。
 なのに,ブランコの振れは大きくなっていく・・・。そのエネルギーの供給源は何か・・・?
 このような観点から考察する問題が,過去に横国大などで出題されています。

 『ブランコをこぐ』とは,人が立ったりしゃがんだりすることによって,人の重心の高さを変えることなのです。この場合,ブランコがどの位置に来た時に立ち上がればいいのか,或いはしゃがめばいいのか,立ったりしゃがんだりするときのブランコの位置が極めて重要なポイントとなります。

 正解は,ブランコの速度が最も早くなる最下点にブランコが来た時,なるべく素早く立ち上がる,これがブランコを効果的に『こぐ』秘訣です。逆に,ブランコが最高点に来た時に立ち上げることを繰り返すと,ブランコは急速に減速していきます。
 ブランコは回転していますので,重力のほかに回転に伴う遠心力が働き,最下点では遠心力が最大となります。この遠心力に逆らって立ち上がることによって人はより多くの仕事をし,ブランコを『こいで』いるのです。エネルギーの供給源は,もちろんブランコに乗っているその人自身なのです。

 本シミュレーションでは,これらのことが確かめられます。
 ブランコについて,エネルギー面からの考察は『横国入試問題』解説を参照ください。さらに微分式などを使ったもう少し詳しい解説は,詳解欄の『こぐ』の数式を参照ください。






 表 示 :  残  像 :
重心・人  重心のみ    残像無し  残像あり
     
     
     
重心変動領域 スライダー                       重心変動領域の選択

     
重心変動幅 スライダー                       重心変動幅の選択

     
スピード:                      
     



操作方法:
 ☆上のシミュレーションで,扇形に薄く色のついた部分で,人の重心の高さが変わります。
 ☆重心変動領域(扇形部分)は,スライダーまたは「可動範囲」のセレクトボックスから選択します。スマホの場合は,後者の方が簡単です。
 同様に,重心の変動幅も,スライダーもしくはセレクトボックスから選んでください。
 ☆設定後は,『リセット』ボタンを押して変更を反映・確定させてください。
 ☆「表示」で重心のみを選ぶと,動きが見やすくなります。さらに「残像」を選ぶと,重心の軌跡がはっきりします。