落下高さと速度を測定できる簡単なシミュレーションです。
自由落下実験
地球上のすべての物体は重力の影響を受けます。 空気との摩擦がなければ、自由落下するすべての物体の速度は1秒ごとに9.8m/sずつ速くなります。
自由落下する物体の落下時間を\(t(s,秒)\)、速度を\(v(m/s)\)、移動距離を\(s(m)\)とすると次の式が成ります 。
\[ v_{t} = 9.8t \]
\[ s_{t} = \frac{1}{2} 9.8 t^{2} \]
重力がやった仕事と運動エネルギー
自由落下する物体は重力を受けて重力の方向に移動します。 すなわち、重力がやった仕事は物体の運動エネルギーに切り替わる。
したがって、次の式が成立することがわかります。
\[ 9.8mh = \frac{1}{2}mv^{2} \]
上記の式で質量 \(m\)は省略できます。
\[ 9.8h = \frac{1}{2}v^{2} \]
したがって、物体の質量に関係なく落下する物体の速度は落下距離にのみ関係します。