質問: 番組によって実験結果が異なる台車実験 2355の夜ふかしワークショップで、台車にプロペラと帆を付けて、プロペラの風が帆に当たるようにしたら台車はどのように動くか、という実験を行っていました。 平成教育委員会でも全く同じ実験を行っていたのですが、なぜか2つの番組での実験結果は異なるものでした。 2355の実験では台車が帆のある方向に進んでいたのに、平成教育委員会の実験では台車は動きませんでした。 違いがあるとすれば平成教育委員会で使っていた実験装置が2355のものより少し大きかったくらいです。あとは全く同じ条件です。 なぜ同じ実験をしたのに結果が異なってしまったのでしょうか?
回答: この実験の意味を考えると動かないと言うのが正しい答えなのでしょうけれど、実際に実験で帆のある方向に動いた例では、帆のたった風が帆によって向きを後方に変化させられたため動いたと言うことでしょう。 この実験で言いたかったのは、プロペラで作り出した力と帆が受ける力が逆方向になりそれがつりあうと言うことを言いたかったのであると思いますが、実際には帆に当たった風の一部は帆に当たり再度、向きを変えられてプロペラの方向に向かったため、その分がアンバランスとなり帆のある方向に進んだということでしょう。 この場合で帆がプロペラの作る風を100%受けて力に変換すれば帆が受ける力の方向とプロペラの作る力の方向はまったく逆方向で等しいことになるので、台車は動かないと言う結果になるでしょう。しかし帆が 風を受けて膨らむ(中央がプロペラと反対側に膨らむように)ように変形した場合、帆は受けたエネルギー(風の流れ)の一部を膨らんだ面に沿ってプロペラがわに向いた斜めの流れを作ることになります。この流れは台車をプロペラと反対方向に進める力となりますので、台車は帆のある側に進むことになるでしょう。逆に帆が中央を頂点とした形に変形して帆の方向に斜めの風の流れを作った場合はプロペラのある方向に進むことになるでしょう。 この実験の本来の区的は力の均衡状態では全体としてどちらにも力が働いていないのと同じであると言うことを実証することにあるかと思いますが、その意味では動いてしまった方の実験は失敗であると言って良いでしょう。ただし理論上ではなく実際の状況を確認すると言う意味では条件次第でこのような場合もあると言うことで、どちらも成功であるともいえます。 実験と言うのは何を証明したいかによって条件を整える必要があります。クイズなどで実験に使用する装置が示されているのであれば、どちらも正当な問題といえるでしょう。