質問: エネルギー保存の法則 中学生の少年に質問されて答えられなかったこと。 自転車に乗って下り坂にさしかかり、その前方には同じ高低差の上り坂があります。 坂の上からこの坂の頂点から速度ゼロからペダルを踏むことなく、坂道を転がるようにスタートします。 ある速度に達し、今度は坂道の一番低い所から同様にペダルを踏むことなく坂の頂上まで上ることが可能かどうか? この時、転がり抵抗や風の抵抗はゼロとします。 上りきったとして、これはエネルギー保存の法則が適用されるのですか?
回答: 諸抵抗をゼロにする、という仮定自体が間違っています。 また、速度ゼロからスタートしようとすると、よほど曲芸乗りの名手でない限り、スタートの次の瞬間に転倒してしまいます。 そこをクリアしても、坂道頂上付近で速度ゼロに近づいたとき、また転倒してしまう恐れがでてきます。 エネルギー保存の法則を身近な材料で実証しようとする姿勢は立派ですが、 残念ながら実験構想自体に無理があります。 せめて、竹の樋で下り坂と上り坂を作り、そこを砲丸投げの玉を転がす、という感じのほうが良いでしょう。 上り坂頂上付近でバックして反対側の坂道に差し掛かり、またバック...... バックとバックを繰り返す間に諸抵抗の積み重なりがじわじわと利いてきて、 最終的にはいちばん低いところに玉が止まるのです。