自由落下運動と微分積分

記録タイマーを使った自由落下運動の実験

中学理科や高校物理において、記録タイマーを使った自由落下運動の実験というものがあります。物理法則全般、あるいは数学の微分・積分を理解する上でとても役立つ実験です。教科書の欄外にさりげなく載っているだけなのですが、結構重要なことがらなので、本項で説明しておきます。

記録タイマーというのは一定時間ごとに紙テープに印を打点していく装置です東日本では1秒間に50回、西日本では60回打点します。
記録タイマーはコンセントから得られる電気と同じ周波数で動作し、東日本では供給される電気の周波数が 50Hz で、西日本では 60Hz だからです。
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。記録タイマーを通した紙テープの先に重りを付けて自由落下させると、徐々にスピードが増していく様子が印によってわかります。この紙テープを印のところで切り離して並べてグラフを作る作業がまさに微分であり積分であるのです。(正確には極限値の話もしなければならないのですがここでは省略します。)

今後、微分・積分を習う際はぜひこのページに戻って、この説明を読み直してみてください。理解がより深まると思います。