11 個のゲーム
運動
位置、速度、加速度、重力。
運動を理解する · 物理で遊ぶ
物理を学ぶための
教育用シミュレーションゲーム。
予想する。運動を変える。測定が何を示すか確かめる。
テーマから探す
すべてのテーマ2 個のゲーム
測定
単位、SI 接頭語、指数表記。
3 個のゲーム
公式
公式の変形：逆の演算と単位のチェック。
3 個のゲーム
ベクトル
ベクトルの和、変位、力。
3 個のゲーム
三角比
直角三角形、逆関数、単位円。
3 個のゲーム
放物運動
水平投射と斜方投射：2 つの運動が同時に。
3 個のゲーム
円運動
等速円運動、角速度、向心力。
3 個のゲーム
万有引力
ニュートンの万有引力の法則、重さ、軌道、ケプラーの法則。
3 個のゲーム
力のつり合い
力のつり合い、ケーブルの張力、力のモーメント、支点の反力。
5 個のゲーム
モーメントと回転
力のモーメント、うでの長さ、転倒、角加速度。
3 個のゲーム
重心
重心、つり合いの点、組み合わせた物体、転倒。
9 個のゲーム
流体
密度、浮力、浮くしくみ、水中の圧力と大気圧。
3 個のゲーム
流体の流れ
流れ、ベルヌーイの定理、噴流、管、揚力。
10 個のゲーム
振動
振幅、周期、振動数、ふりこ、ばね、エネルギー、共振。
27 個のゲーム
波
波とは何か、振幅、波長、振動数、周期、音。
10 個のゲーム
静電気
電荷、電子、電荷どうしにはたらく力。
16 個のゲーム
電気回路
電圧、電流、抵抗と、回路が運ぶエネルギー。
教育用シミュレーションゲーム
運動学 · 測定 · 公式 · ベクトル · 三角比 · 放物運動 · 円運動 · 万有引力 · 力のつり合い / 117運動
11 個のゲーム今すぐ遊ぶ · 01
線路の列車：0 はどこ？
列車がまっすぐな線路を駅から駅へ走ります。どこで止まり、どれだけ変位するかを予想してから原点を動かそう。位置はすべて変わるのに、変位は変わりません。
位置基準点
線路の列車で遊ぶ - 位置
- x = +700 m
- 変位
- Δx = x_f − xᵢ
今すぐ遊ぶ · 02
エレベーターの移動：道のり？それとも変位？
エレベーターが駐車場から最上階まで、いくつもの階に止まります。移動する道のりと変位を予想し、移動ログがすべての区間を足すのに対して、変位の矢印は出発点と到着点だけを結ぶことを見よう。
道のり変位
エレベーターの移動で遊ぶ - 道のり
- s = Σ|Δyᵢ|
- 変位
- Δy = y_f − yᵢ
今すぐ遊ぶ · 03
犬の散歩：位置のグラフを読もう
犬がベンチから歩き出し、立ち止まり、走って戻ってきます。位置–時間グラフから位置、変位、道のりを読み取り、犬とグラフが一緒に動く様子を見よう。
位置–時間グラフ道のりと変位
犬の散歩で遊ぶ - ある時刻の位置
- x(8 s) = 4 m
- 変位
- Δx = x(t₂) − x(t₁)
今すぐ遊ぶ · 04
速さと速度
動く標的を捕まえたり、粒子をトラックで走らせたりしよう。長い道のりを進んでも、出発点から遠くへ離れるとは限らない理由がわかる。
物理ラボパックマンの追跡
速さと速度のシミュレーションで遊ぶ - 平均の速さ
- s̄ = d / t
- 平均の速度
- v̄ = Δr / t
今すぐ遊ぶ · 05
グラフライダー：速度グラフに合わせよう
台車は目標の速度–時間グラフに従わなければなりません。それぞれの傾きを読んで加速度を設定し、あなたの線が目標の線に重なるか、離れていくかを見よう。
傾きとしての加速度速度–時間グラフ
グラフライダーで遊ぶ - 加速度は傾き
- a = Δv ÷ Δt
- 変位は面積
- Δx = v–t の下の面積
今すぐ遊ぶ · 06
ガリレオの鐘：リズムに合わせて鳴らそう
ボールが斜面を転がり、ずっと速くなっていきます。4 つの鐘を一定のリズムで鳴るように置き、同じ時間でも同じ距離にならない理由を耳で確かめよう。
等加速度運動距離と時間の 2 乗
ガリレオの鐘で遊ぶ - 静止状態からの距離
- x = ½·a·t²
- 一定のリズムでの間隔
- 1 : 3 : 5 : 7
今すぐ遊ぶ · 07
線の上で止まれ：ちょうどよくブレーキ
車が赤信号に近づきます。乾いた道路、濡れた道路、反応の遅れがある場合で、バンパーがちょうど線の上で止まるにはどこでブレーキをかければよいか予想しよう。
減速制動距離
線の上で止まれで遊ぶ - 制動距離
- d = v₀² ÷ (2a)
- 停止までの時間
- t = v₀ ÷ a
今すぐ遊ぶ · 08
落下テスト：落ちるまで何秒？
ベランダから、塔から、月面でボールを落とそう。いつ地面に着き、どれだけの速さでぶつかるかを予想し、重いボールは軽いボールより速く落ちるのかを確かめよう。
自由落下重力加速度
落下テストで遊ぶ - 静止状態からの落下
- h = ½·g·t²
- 衝突の速さ
- v = √(2·g·h)
今すぐ遊ぶ · 09
真上に投げる：投げて、受け止めよう
ボールを真上に投げて、また受け止めよう。どれだけの時間上がり、どれだけ高く上がり、一瞬止まる最高点で加速度がいくらかを予想しよう。
鉛直投げ上げ最高点での加速度
真上に投げるで遊ぶ - 最高点までの時間
- t = v₀ ÷ g
- 最高の高さ
- y_max = v₀² ÷ (2g)
今すぐ遊ぶ · 10
反応ものさし：つかめ！
友だちがものさしを落とし、あなたがつかみます。指が閉じた目盛りから、d = ½·g·t² で反応時間がわかります。つかむ位置を予想してから、自分の反応時間を測ろう。
自由落下反応時間
反応ものさしで遊ぶ - 落下距離
- d = ½·g·t²
- 反応時間
- t = √(2d ÷ g)
- 合成加速度
- a = aₜ − g
- 着地時の速度
- |v| ≤ 1.5 m/s
測定
2 個のゲーム今すぐ遊ぶ · 12
単位パイプライン：タンク満水チャレンジ
換算係数法で、リットル、立方センチメートル、分、時間を換算しよう。満水になる時間を予想して、タンクに予想を確かめてもらおう。
単位換算SI 単位
単位パイプラインで遊ぶ - 満水までの時間
- t = V ÷ Q
- 体積
- 1 m³ = 1000 L
今すぐ遊ぶ · 13
10 のべき乗探査機
細菌、神経の信号、旅客機、そして光そのものを追いかけよう。SI 接頭語を換算し、それぞれの移動時間を指数表記で予想して、スケールをまたいでものさしをズームしよう。
SI 接頭語指数表記
10 のべき乗探査機で遊ぶ - 移動時間
- t = d ÷ v
- マイクロ
- 1 μm = 10⁻⁶ m
公式
3 個のゲーム今すぐ遊ぶ · 14
公式てんびん：両辺に同じことを
等式はてんびんです。両辺に掛ける、割る、2 乗する、平方根をとるをして未知数だけを残し、量ってみよう。片方の辺だけに何かすると、てんびんが傾きます。
公式の変形逆の演算
公式てんびんで遊ぶ - 両辺に同じことを
- d ÷ v = v·t ÷ v
- 取り出した
- t = d ÷ v
今すぐ遊ぶ · 15
逆戻しマシン：公式を逆向きに動かそう
どの公式もマシンです：未知数が入り、演算が働き、結果が出てきます。最後の手順から順に逆戻しマシンを組み立て、わかっている値を逆向きに通そう。
逆の演算演算の順序
逆戻しマシンで遊ぶ - 順方向
- t → × v → + x₀ → x
- 逆方向
- x → − x₀ → ÷ v → t
今すぐ遊ぶ · 16
公式テストドライブ：どの変形が正しい？
変形した 4 つの公式、正解はひとつ。単位を確かめて 1 つを選び、その値で車が走るのを見よう：線の上で止まるか、止まらないか。
公式の変形単位のチェック
公式テストドライブで遊ぶ - 単位が合うこと
- [d ÷ v] = m ÷ (m/s) = s
- 次に試す
- t = d ÷ v
ベクトル
3 個のゲーム- 地面に対する速度
- v = v_b + v_w
- まっすぐ対岸へ
- s · sin θ = u
今すぐ遊ぶ · 18
オリエンテーリング：近道を見つけよう
方位で示されたルートを区間ごとにたどろう。歩いた道のりは増え続けるのに、変位は 0 まで縮むことがある様子を見て、近道を予想しよう。
スカラーとベクトル変位
オリエンテーリングで遊ぶ - 変位
- Δr = r₁ + r₂ + …
- 道のり
- s = Σ|rᵢ| ≥ |Δr|
今すぐ遊ぶ · 19
力のテーブル：輪をつり合わせよう
いろいろな角度の糸に引かれた輪をつり合わせよう。3 N と 4 N を打ち消すのにちょうど 5 N が必要な理由、そしてベクトルの和だけが大切な理由がわかります。
ベクトルの和つり合い
力のテーブルで遊ぶ - つり合い
- ΣF = 0
- 大きさ
- |F₁ + F₂| ≤ |F₁| + |F₂|
三角比
3 個のゲーム今すぐ遊ぶ · 20
荷上げスロープ：足りない辺を求めよう
ウインチが箱をスロープに沿って荷台まで引き上げます。対辺、隣辺、斜辺に名前をつけ、正しい比を選び、スロープがぴったり合う辺の長さを計算しよう。
直角三角形sin、cos、tan
荷上げスロープで遊ぶ - スロープの高さ
- h = L · sin θ
- 比
- tan θ = 対辺 ÷ 隣辺
- 俯角
- tan α = H ÷ D
- 角度に戻す
- α = tan⁻¹(H ÷ D)
今すぐ遊ぶ · 22
観覧車：円の上の sin と cos
ゴンドラが観覧車に乗って 90°、180°、さらにその先へ進みます。cos と sin で座標を予想し、各象限の符号を見つけ、正確な値でボーナスを手に入れよう。
単位円特別な角
観覧車で遊ぶ - ゴンドラの位置
- (R · cos θ, R · sin θ)
- 特別な角
- sin 30° = 1/2
放物運動
3 個のゲーム今すぐ遊ぶ · 23
飛行機からの投下：標的に当てよう
水平に飛ぶ飛行機が補給物資の箱を落とします。どれだけの時間落ちるか、どこで落とせばよいか、どれだけの速さで着地するかを予想し、箱が最後まで飛行機の真下にあるのを見よう。
水平投射独立な運動
飛行機からの投下で遊ぶ - 落下時間
- t = √(2h ÷ g)
- 前に進む距離
- d = v·t
今すぐ遊ぶ · 24
2 つの影：1 つの投射、2 つの簡単な運動
ボールをななめに投げて、2 つの影を追おう：床の影は一定の速さですべり、壁の影は上がって止まり、落ちてきます。成分、最高点、着地点を予想しよう。
速度の成分斜方投射
2 つの影で遊ぶ - 床の影
- x = v₀·cos θ·t
- 壁の影
- y = v₀·sin θ·t − ½·g·t²
今すぐ遊ぶ · 25
射程の大砲：角度を見つけよう
いろいろな角度で大砲を撃とう。水平到達距離を予想し、同じ場所に落ちるもう 1 つの角度を見つけ、標的に当たる角度や速さを求めよう。
水平到達距離投射角
射程の大砲で遊ぶ - 水平到達距離
- R = v₀²·sin(2θ) ÷ g
- 同じ到達距離
- θ₂ = 90° − θ
円運動
3 個のゲーム- 角速度
- ω = 2π ÷ T
- 速さ
- v = ω·r
今すぐ遊ぶ · 27
回転する宇宙ステーション：人工重力
リング形の宇宙ステーションを回そう。縁に立つ宇宙飛行士の向心加速度を予想し、地球や月の重力を再現する回転の速さ、周期、半径を見つけよう。
向心加速度人工重力
回転する宇宙ステーションで遊ぶ - 向心加速度
- a = v² ÷ r = ω²·r
- 周期
- T = 2π·√(r ÷ a)
今すぐ遊ぶ · 28
カーブ注意：グリップと速さ
平らなカーブに車を走らせよう。タイヤが出すべき向心力、乾いた路面とぬれた路面での最高速度、最も急なカーブを予想しよう。グリップが足りないと車は外へふくらみます。
向心力摩擦力
カーブ注意で遊ぶ - 向心力
- F = m·v² ÷ r
- 最高速度
- v = √(μ·g·r)
万有引力
3 個のゲーム今すぐ遊ぶ · 29
惑星のはかり：ほかの世界の重力
月、火星、スーパーアースで宇宙飛行士の重さをはかり、ボールを落とそう。g = G·M ÷ R²、重さ W = m·g、落下時間を予想し、質量がどうなるか確かめよう。
地表の重力重さと質量
惑星のはかりで遊ぶ - 地表の重力
- g = G·M ÷ R²
- 重さ
- W = m·g
今すぐ遊ぶ · 30
人工衛星の打ち上げ：万有引力
地球の上に人工衛星を打ち上げよう。F = G·M·m ÷ r² で引力を予想し、距離が 2 倍で力が 4 分の 1 になる理由を確かめ、円軌道の速さと静止軌道の半径を求めよう。
万有引力軌道
人工衛星の打ち上げで遊ぶ - 万有引力
- F = G·M·m ÷ r²
- 円軌道
- v = √(G·M ÷ r)
今すぐ遊ぶ · 31
ケプラー時計：周期と距離
月、木星の衛星、地球、火星の周期を測ろう。ケプラーの第 3 法則 T² = 4π²·r³ ÷ (G·M) を使って周期を予想し、木星の質量をはかり、火星が太陽からどれだけ離れているか求めよう。
ケプラーの第 3 法則公転周期
ケプラー時計で遊ぶ - ケプラーの第 3 法則
- T² = 4π²·r³ ÷ (G·M)
- 軌道から求める質量
- M = 4π²·r³ ÷ (G·T²)
力のつり合い
3 個のゲーム今すぐプレイ · 32
つり看板：ケーブルをつり合わせよう
20 kg の看板を 1 本または 2 本のケーブルでつるそう。ΣF = 0 で各張力を求め、水平に近いケーブルほど強く引く理由を知り、ケーブルが取れる最も浅い角度を見つけよう。
力のつり合い張力
つり看板をプレイ - 鉛直
- Σ T·sin θ = W
- 水平
- T₁·cos θ₁ = T₂·cos θ₂
今すぐプレイ · 33
シーソー：モーメントをつり合わせよう
質量の違う子どもでシーソーをつり合わせよう。モーメント（重さ × 距離）で座る位置を決め、板自体の重さも入れ、手押し車を持ち上げる力を見つけよう。
力のモーメント回転のつり合い
シーソーをプレイ - つり合い
- ΣM = 0
- モーメント
- M = m·g·d
今すぐプレイ · 34
板の橋：荷重を分け合おう
2 つの支点に載った板に荷重をかけよう。ΣF = 0 と ΣM = 0 で各支点の反力を求め、板の重さも入れて、どこで支点が壊れるか、板がひっくり返るかを見つけよう。
静的なつり合い支点の反力
板の橋をプレイ - 力
- R_A + R_B = W + w
- A のまわりのモーメント
- R_B·L = W·x + w·x_c
モーメントと回転
5 個のゲーム今すぐプレイ · 35
固着したボルト：レンチを回そう
レンチでさびたボルトをゆるめよう。必要な力を求め、角度が大事な理由を確かめ、パイプでてこを長くし、両手で仕事を分け合います。
力のモーメントうでの長さ
固着したボルトをプレイ - モーメント
- τ = F·r·sin φ
- うでの長さ
- d = r·sin φ
今すぐプレイ · 36
フォークリフト：転倒させるな
フォークリフトを転倒させずにパレットを持ち上げよう。前輪のまわりで荷のモーメントと車体のモーメントを比べ、カウンターウェイトを加え、荷重表示板を読み取ります。
転倒モーメント
フォークリフトをプレイ - 転倒の限界
- m·x ≤ M·b
- 後輪
- R_r·L = M·g·b − m·g·x
今すぐプレイ · 37
はずみ車競走：ペースどおりに回そう
ひもを引いてはずみ車を回そう。τ = I·α を使って回り始めの時間をはかり、引く力を決め、スポークにおもりを置き、軸受けの摩擦に打ち勝ち、一定の速さを保ちます。
角加速度慣性モーメント
はずみ車競走をプレイ - 回転の運動方程式
- τ_net = I·α
- 慣性モーメント
- I = I₀ + Σ m·r²
今すぐプレイ · 38
てこの実験室：3 種類のてこ
バール、くるみ割り、自分の前腕で 3 種類のてこを試そう。必要な力を求め、支点を置き、力を大きくするてこと、力を余分に使うてこがある理由を確かめます。
てこ力の倍率
てこの実験室をプレイ - てこの原理
- F·d_e = W·d_l
- 力の倍率
- MA = d_e ÷ d_l
今すぐプレイ · 39
力と距離：てこが交換するもの
てこはただで仕事をくれません。バールが力を距離と、前腕が力を速さと交換する様子を見て、入れた仕事と出てくる仕事が等しいことを確かめよう。
てこ仕事
力と距離をプレイ - 距離
- s_l ÷ s_e = d_l ÷ d_e
- 入れた仕事 = 出る仕事
- F·s_e = W·s_l
重心
3 個のゲーム今すぐプレイ · 40
つり合いの点：重心を見つけよう
おもりをのせた棒を細い支えの上でつり合わせよう。位置を質量で重みづけして重心を求め、棒自身の重さも入れ、おもりを置く位置や質量を決めてつり合いの点を動かします。
重心つり合い
つり合いの点をプレイ - 重心
- x_cm = Σm·x ÷ Σm
- 水平になる条件
- |x_cm − x_s| ≤ 1 cm
今すぐプレイ · 41
つるすモビール：どの棒も水平に
水平につり下がるモビールを作ろう。棒ごとにつり合いの点を求め、下から順に考え、下のモビール全体を棒の端につるした 1 つのおもりとして扱います。
重心組み合わせた物体
つるすモビールをプレイ - 結び目
- x_k = Σm·x ÷ Σm
- 下のモビール
- M = m₁ + m₂ + …
今すぐプレイ · 42
積み木の塔：端の向こうへ
倒さずに、積み木をテーブルの端からはみ出させて積もう。山のどの部分の重心も下の積み木の上に保ち、おもりを加え、山がどこまで張り出せるかを調べます。
重心転倒
積み木の塔をプレイ - 倒れない条件
- x_cm ≤ x_edge
- 3 個の積み木の届く距離
- L·(1/2 + 1/4 + 1/6)
流体
9 個のゲーム今すぐプレイ · 43
密度探偵：アルキメデスの王冠
ブロック、王冠、石をメスシリンダーに下ろそう。上がる水面から体積を読み、ρ = m ÷ V を計算して、王様の王冠が純金かどうかを確かめよう。
密度アルキメデス
密度探偵をプレイ - 密度
- ρ = m ÷ V
- 水で体積を測る
- V = V₁ − V₀
今すぐプレイ · 44
はしけの積み荷：アルキメデスの原理
浮いているはしけは、押しのけた水の重さが自分の重さと等しくなるまで沈みます。水線を予想し、水が入らないぎりぎりまで荷を積み、鋼鉄の船が浮く理由を確かめよう。
浮力浮くしくみ
はしけの積み荷をプレイ - 浮力
- F_b = ρ·g·V
- 喫水
- d = M ÷ (ρ·A)
今すぐプレイ · 45
深海ダイブ：水の中の圧力
海水は 10 m ごとに約 1 気圧ずつ圧力を増やします。潜水艇の圧力計を読み、船体がたえられる最も深いダイブを求め、淡水ではなぜ少し深くもぐれるのかを確かめよう。
圧力深さ
深海ダイブをプレイ - 圧力
- p = p₀ + ρ·g·h
- 面にはたらく力
- F = Δp·A
今すぐプレイ · 46
水中ではかる：ばねばかりが失う重さ
石をばねばかりにつるし、注ぎ口まで水を満たした容器に沈めよう。ばねばかりは、あふれ出た水の重さとちょうど同じだけ軽くなります。それを使って、水と油の中で体積、密度、深さを求めよう。
アルキメデスの原理浮力
水中ではかるをプレイ - 浮力
- F_b = ρ·g·V
- ばねばかりの目盛り
- R = W − F_b
今すぐプレイ · 47
ふうせんの浮力：空気の中のアルキメデス
空気も、ふうせんが押しのけた空気の重さで上に押します。おもちゃ用のふうせんを数え、熱気球に荷物を積んで加熱し、山から飛び立ち、ヘリウムで人を持ち上げよう。
アルキメデスの原理空気中の浮力
ふうせんの浮力をプレイ - 持ち上げる力
- F = (ρ_air − ρ_in)·g·V
- 熱い空気
- ρ·T = const
今すぐプレイ · 48
トリチェリの管：空気の重さをはかる
水銀を満たした管を逆さにすると、空気が 760 mm の水銀柱を支えます。山の上の気圧を求め、吸い上げポンプが水を約 10 m より高く上げられない理由を確かめよう。
大気圧気圧計
トリチェリの管をプレイ - 気圧計
- p = ρ·g·h
- 液柱の高さ
- h = p ÷ (ρ·g)
今すぐプレイ · 49
マクデブルクの半球：空気はしっかりおさえる
1654 年、空気だけでくっついた 2 つの金属の半球を、2 組の馬でも引きはなせませんでした。力 F = Δp·π·r² を求め、馬の数を数え、吸盤が支えられる重さを確かめよう。
大気圧力
マクデブルクの半球をプレイ - 圧力による力
- F = (p_out − p_in)·A
- 面積
- A = π·r²
今すぐプレイ · 50
油圧リフト：パスカルの原理
油は圧力をリフト全体に伝えるので、小さなピストンを小さな力で押すと、大きなピストンの上の車が持ち上がります。押す力、ピストンの大きさ、小さなピストンが動く長い距離を求めよう。
パスカルの原理油圧
油圧リフトをプレイ - 同じ圧力
- F₁ ÷ A₁ = F₂ ÷ A₂
- 同じ体積
- A₁·d₁ = A₂·d₂
今すぐプレイ · 51
パスカルのたる：コップ 1 杯の水でふたが飛ぶ
密閉したたるの上の細長い管に少し水を注ぐと、圧力はすべての壁に伝わります。ふたがはずれる高さを求め、管の太さが関係ない理由を確かめ、びんに栓を押しこもう。
パスカルの原理圧力
パスカルのたるをプレイ - ふえた圧力
- Δp = ρ·g·h
- 面にはたらく力
- F = Δp·A
流体の流れ
3 個のゲーム今すぐプレイ · 52
穴のあいたタンク：水流はどこまで飛ぶ？
タンクの深いところの水ほど速く噴き出します：v = √(2·g·h)。水流の速さと落ちる場所を予想し、バケツを満たし、同じ場所に落ちる 2 つの穴と、いちばん遠くまで飛ばす穴を見つけよう。
ベルヌーイの定理トリチェリの定理
穴のあいたタンクをプレイ - 水流の速さ
- v = √(2·g·h)
- 落ちる距離
- x = 2·√(h·y)
今すぐプレイ · 53
ベンチュリ管：速い水ほど圧力は低い
管が細くなるところでは水が速くなり、圧力が下がります。ノズルの噴流、細い部分での圧力の下がり方、ベンチュリ流量計の液柱とそれが測る流量、噴水の高さを予想しよう。
ベルヌーイの定理連続の式
ベンチュリ管をプレイ - 連続の式
- A₁·v₁ = A₂·v₂
- ベルヌーイ
- Δp = ½·ρ·(v₂² − v₁²)
今すぐプレイ · 54
あらしとつばさ：速い空気は上に引く
速い空気ほど圧力は低くなります。あらしが屋根を引く力と屋根を飛ばす風、つばさの揚力、飛行機の離陸速度、紙の帯を持ち上げる息の速さを予想しよう。
ベルヌーイの定理揚力
あらしとつばさをプレイ - 圧力の差
- Δp = ½·ρ·(v_over² − v_under²)
- 揚力
- F = Δp·A
振動
10 個のゲーム今すぐプレイ · 55
メトロノーム・スタジオ：リズムをきざもう
周期は 1 拍の時間、振動数は 1 秒に入る拍の数です。テンポを周期に、ヘルツを 1 分あたりの拍数に変え、拍を数え、2 台のメトロノームがそろうときを見つけよう。
周期振動数
メトロノーム・スタジオをプレイ - 振動数
- f = 1 ÷ T
- テンポ
- tempo = 60·f
今すぐプレイ · 56
港のブイ：ゆれの大きさは？
振幅は、振動が中心からどれだけはなれるかで、上から下までではありません。港の柱で振幅を読み、大きなうねりでも周期が同じことを確かめ、きょり、速さ、エネルギーを求めよう。
振幅単振動
港のブイをプレイ - 振幅
- A = (y_max − y_min) ÷ 2
- 最大の速さ
- v_max = 2π·A ÷ T
今すぐプレイ · 57
地震計：ゆれを読み取ろう
地震計はゆれを波の線に変えます。山の間かくと紙の速さから周期を、周期から振動数を、拡大された記録から地面のごく小さな振幅を読み取ろう。
周期と振動数振幅
地震計をプレイ - 周期
- T = d ÷ u
- 振幅
- x = a ÷ M
今すぐプレイ · 58
ふりこ時計：リズムを守ろう
ふりこの周期は長さと g だけで決まります：T = 2π·√(L ÷ g)。秒をきざむふりこを作り、短いふりこの時間をはかり、周期を 2 倍にし、月でふりこをふらせ、重いおもりも試そう。
単振動ふりこ
ふりこ時計をプレイ - 周期
- T = 2π·√(L ÷ g)
- 秒ふりこ
- L = g·(T ÷ 2π)²
今すぐプレイ · 59
鉄球のふりこ：高さが速さに変わる
ふれる球は高さと速さを入れかえます：v = √(2·g·h)。いちばん下と途中での速さ、ワイヤーの張力、ガリレオのくぎ、ある速さで上がる角度を求めよう。
ふりこエネルギー保存
鉄球のふりこをプレイ - 下がった高さ
- h = L·(1 − cos θ)
- 速さ
- v = √(2·g·h)
今すぐプレイ · 60
大きなふれと減衰：公式が見落としていること
T = 2π·√(L ÷ g) が正確なのはとても小さなふれだけで、本物のふれはだんだん小さくなります。大きなふれの周期、時計の誤差、ふれの小さくなり方、半減期、失うエネルギーを求めよう。
ふりこ減衰
大きなふれと減衰をプレイ - 小さなふれ
- T₀ = 2π·√(L ÷ g)
- 減衰
- θₙ = θ₀·kⁿ
今すぐプレイ · 61
ばねの振動：のばして、ゆれて、くり返す
ばねは k·x の力で引きもどし、つるしたおもりは T = 2π·√(m ÷ k) で振動します。のび、周期、ばね、最大の速さ、のびだけから求める周期を見つけよう。
単振動フックの法則
ばねの振動をプレイ - フックの法則
- F = k·x
- 周期
- T = 2π·√(m ÷ k)
今すぐプレイ · 62
ばね工房：並べる？つなぐ？
横に並べたばねは重さを分け合って固くなり、縦につなぐとどちらも全部の重さを受けてやわらかくなります。のび、半分のばねや組み合わせのばね定数、ゆれを予想しよう。
フックの法則ばねの組み合わせ
ばね工房をプレイ - 並列（横に並べる）
- k = k₁ + k₂
- 直列（縦につなぐ）
- 1/k = 1/k₁ + 1/k₂
今すぐプレイ · 63
ばね発射台：縮めて、ためて、はなす
縮めたばねは ½·k·x² をたくわえ、はなすとそれをわたします。球とロケットを打ち出し、台をねらい、縮みを 2 倍にするとどうなるかを見て、ばねで台車を止めよう。
弾性エネルギーエネルギー保存
ばね発射台をプレイ - たくわえたエネルギー
- E = ½·k·x²
- 打ち出し
- v = x·√(k ÷ m)
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ブランコと共振：ちょうどいいタイミングでおそう
振動するものは運動とたくわえたエネルギーを交換し続け、リズムに合った小さなおしが大きなゆれを生みます。ブランコをおすタイミング、速さとエネルギー、車を共振させる段差を求めよう。
単振動共振
ブランコと共振をプレイ - エネルギー
- E = ½·k·A²
- 共振
- f_push = f₀
波
27 個のゲーム今すぐプレイ · 65
ロープのパルス：波では何が進むのか？
波は形とエネルギーを先へ運びますが、ロープは上下に動くだけです。パルスの時間をはかり、リボンがその場にとどまるのを見て、振幅を読み、2つのパルスをたし合わせ、こだまをつかまえよう。
波とは何か振幅
ロープのパルスをプレイ - 波の速さ
- v = d ÷ t
- パルスのたし合わせ
- y = y₁ + y₂
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小石の波紋：波が広がると小さくなるのはなぜ？
小石の波紋は、輪が大きくなるにつれて小さくなります。同じエネルギーが、どんどん長くなる輪に分けられるからです。遠くでの高さ、1 mあたりのエネルギー、1 cmになるきょりを求め、まっすぐな波とくらべよう。
振幅波のエネルギー
小石の波紋をプレイ - 広がる波紋
- A ∝ 1 ÷ √r
- エネルギーと高さ
- E ∝ A²
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ロープを伝わるパワー：波はどれだけのエネルギーを運ぶ？
波はロープにそってエネルギーを反対のはしの吸収器まで運びます。振幅を2倍に、振動数も2倍にし、ワット数を計算し、パワーを変えない振幅を見つけ、重いロープもためそう。
振幅波のパワー
ロープを伝わるパワーをプレイ - 波のパワー
- P = ½·μ·ω²·A²·v
- 2乗がだいじ
- P ∝ A²·f²
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波の水そう：波長をはかろう
棒が1秒に8回水面をたたき、まっすぐな波を水そうに送ります。山と山の間の数を数え、半分の大きさの写真を読み、v = f·λで速さを求め、浅いところで波をおそくし、横切る時間をはかろう。
波長波をはかる
波の水そうをプレイ - 間を数える
- λ = d ÷ (n − 1)
- 波の式
- v = f·λ
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波マシン：波長、振動数、速さ
モーターがロープのはしをふって、ロープを波でいっぱいにします。波を数えて波長を求め、v = f·λで振動数と結びつけ、もっと速くふり、ビーズで周期をはかり、大きな振幅もためそう。
波長振動数と周期
波マシンをプレイ - 波の式
- v = f·λ
- 周期
- T = 1 ÷ f
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弦のチューナー：振動数と音の高さ
弦の音の高さは振動数 f = v ÷ (2·L) です。ギターの弦の音を求め、半分にして1オクターブ上げ、おさえて別の音を出し、強く張り、1回の振動の時間をはかって、チューナーで確かめよう。
振動数音と音の高さ
弦のチューナーをプレイ - 弦の振動数
- f = v ÷ (2·L)
- オクターブ
- L ÷ 2 → 2·f
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ストロボで止める：フラッシュで振動数をつかまえる
ストロボは動く波を一瞬だけ、何度も照らします。1周期に1回光ると波は止まって見え、少しずれると f − f_s でゆっくり進みます。波を止め、進み方を読み、振動数をはかり、車輪を止め、速さを求めよう。
振動数ストロボ効果
ストロボで止めるをプレイ - 見える振動数
- f_seen = f − f_s
- フラッシュで止まる
- f_s = f
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サーファーの待ち時間：波の周期
同じ場所で待つサーファーは、通りすぎる波の山ごとに持ち上がります。それは1周期に1回、T = λ ÷ v。待ち時間をはかり、1分間の波をかぞえ、うねりの速さと間隔を求め、周期を振動数に直そう。
周期海の波
サーファーの待ち時間をプレイ - 周期
- T = λ ÷ v
- 振動数
- f = 1 ÷ T
今すぐプレイ · 73
潮の時計：潮の満ち引きの周期
港の海面は約12 h 25 minの周期で上がり下がりします。4回の潮をはかり、干潮を求め、1日の満潮をかぞえ、満潮が毎日50分遅れる理由を知り、潮の波長を求めよう。
周期潮の満ち引き
潮の時計をプレイ - 周期
- T = 12 h 25 min
- 波長
- λ = v·T
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ロープの張力ラボ：ロープを伝わる波の速さ
ぴんと張ったロープのパルスは v = √(F ÷ μ) で進みます。張力が大きいほど速く、重いロープほど遅くなります。速さを求め、張力4倍で速さが2倍にしかならない理由を知り、必要な張力を求め、パルスの時間をはかろう。
波の速さロープ
ロープの張力ラボをプレイ - 速さ
- v = √(F ÷ μ)
- 張力
- F = μ·v²
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津波の競走：深さが波の速さを決める
津波はとても長いので、海の深さ全体がいっしょに動き、その速さは v = √(g·h) です。深い海での速さを求めて時速に直し、2000 kmを渡る時間をはかり、海岸近くで遅くなるのを見て、速さから深さを求めよう。
波の速さ津波
津波の競走をプレイ - 速さ
- v = √(g·h)
- 深さ
- h = v² ÷ g
今すぐプレイ · 76
ばねの実験室：横波と縦波
ばねを横にゆすると、各巻きはばねを横切る向きに動きます。これが横波です。押したり引いたりすると、各巻きはばねにそって動き、密な部分ができます。これが縦波です。動きの角度、密の間隔、その速さを求めよう。
横波と縦波ばね
ばねの実験室をプレイ - 波の速さ
- v = f·λ
- 密の部分
- λ = v ÷ f
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地震のP波とS波：2種類の地震波
地震は、速い縦波のP波と、おそい横波のS波を送り出します。2つの到着の差から、観測点は震源までの距離がわかります。その距離、到着時刻、S波のゆれの向き、S波の速さを求めよう。
横波と縦波地震
地震のP波とS波をプレイ - 距離
- d = Δt ÷ (1/v_S − 1/v_P)
- 到着の差
- Δt = d ÷ v_S − d ÷ v_P
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こだま測定：反響から距離を求める
こだまははね返ってきた音なので、距離を2回進みます：d = v·t ÷ 2。ソナーで海底をはかり、コウモリの蛾を見つけ、がけのこだまの時間をはかり、海水中の音の速さをはかり、魚の群れを見つけよう。
反射ソナーとこだま
こだま測定をプレイ - 距離
- d = v·t ÷ 2
- 反響の時間
- t = 2d ÷ v
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はね返る波：波の反射
波はかべに来たときと同じ角度で出ていきます。ロープのパルスは、固定した端からは逆さに、自由な端からはそのままの向きでもどります。出ていく角度を求め、クッションショットをねらい、パルスの向きを予想し、往復の時間をはかろう。
反射水面波とロープ
はね返る波をプレイ - 反射角
- θ_out = θ_in
- 固定端
- y_back = −y
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浅瀬の浜：曲がる波
波は浅い所で遅くなります。振動数は変わらないので波長は短くなり、ななめに入ると曲がります。これが屈折です。砂州の上での新しい波長、振動数、角度、速さ、水深を求めよう。
屈折海の波
浅瀬の浜をプレイ - 波長
- λ₂ = λ₁·v₂ ÷ v₁
- スネルの法則
- sin θ₁ ÷ sin θ₂ = v₁ ÷ v₂
今すぐプレイ · 81
もりで魚をとる：水の中で曲がる光
光は水中で遅くなるので、水面を通るときに曲がります：n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂。魚は実際より浅く見えます。魚の本当の深さ、水中でのレーザーの角度、ねらう場所、液体の屈折率、臨界角を求めよう。
屈折光
もりで魚をとるをプレイ - スネルの法則
- n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂
- 本当の深さ
- d = n·d_seen
今すぐプレイ · 82
2つのスピーカー：大きな音と静かな場所
同じ音を出す2つのスピーカーは、部屋に大きな音の場所と静かな場所をつくります。一方がもう一方より半波長だけ遠い場所は静か：Δd = (n + ½)·λ。静かな場所と大きな音の場所、振動数、波長、逆につないだスピーカーの効果を求めよう。
干渉音
2つのスピーカーで遊ぶ - 静かな場所
- Δd = (n + ½)·λ
- 大きな音の場所
- Δd = n·λ
今すぐプレイ · 83
うなりで調律：ゆれる音
高さの近い2つの音は、そろったりずれたりをくり返すので、音は1秒に |f₁ − f₂| 回大きくなったり小さくなったりします。調律ではうなりがゆっくりになり、止まるのを聞きます。うなりの振動数、調律の量、うなりの間の時間、高すぎるか低すぎるか、音の高さの差を求めよう。
うなり音
うなりで調律で遊ぶ - うなりの振動数
- f_b = |f₁ − f₂|
- うなりの間の時間
- T_b = 1 ÷ f_b
今すぐプレイ · 84
港の入り口：広がる波
波はすき間を通ると広がり、すき間が波長くらいのときにいちばん大きく広がります。遠く後ろでは、最初に静かになる方向は sin θ = λ ÷ a。静かな方向、船を静かにする幅、波長、波が港じゅうに広がる条件を求めよう。
回折水の波
港の入り口で遊ぶ - 最初の静かな方向
- sin θ = λ ÷ a
- 波長
- λ = v·T
今すぐプレイ · 85
レーザーとスリット：広がる光
せまいスリットを通った光は広がって、明るい帯の両側に暗線ができます。最初の暗線は中央から y = λ·L ÷ a。暗線の位置、中央の帯の幅、スリットの幅、レーザーの波長、2本目の暗線を求めよう。
回折光
レーザーとスリットで遊ぶ - 最初の暗線
- y = λ·L ÷ a
- 中央の帯
- w = 2·λ·L ÷ a
今すぐプレイ · 86
救急車のサイレン：変わる音の高さ
動くサイレンは前の音の波をつめ、後ろの波を引きのばします。だから近づくときは高く、遠ざかるときは低く聞こえます：f' = f·v ÷ (v ∓ v_s)。近づくとき・遠ざかるときの音、救急車の速さ、サイレンの音、1オクターブを求めよう。
ドップラー効果音
救急車のサイレンで遊ぶ - 近づいてくる
- f' = f·v ÷ (v − v_s)
- 遠ざかる
- f' = f·v ÷ (v + v_s)
今すぐプレイ · 87
アヒルの波紋：前と後ろの波
水をかくたびに、アヒルのいる場所から輪が広がります。だから輪は前でつまり、後ろで広がります：λ' = (v ∓ v_s) ÷ f。波紋より速いと、アヒルはV字の船首波をつくります。間かく、速さ、水かきの回数、船首波の角度を求めよう。
ドップラー効果水の波
アヒルの波紋で遊ぶ - 波紋の間かく
- λ' = (v ∓ v_s) ÷ f
- 船首波
- sin θ = v ÷ v_s
今すぐプレイ · 88
騒音計：大きい音とはどれくらい？
デシベルは10のべき乗を数えます：L = 10·log(I ÷ I₀)。だから 10 dB ごとに音の強さは10倍で、2倍はなれると約 6 dB 小さくなります。10台のスピーカーのレベル、距離による低下、強さの比、レベル、距離を求めよう。
音デシベル
騒音計で遊ぶ - 音のレベル
- L = 10·log(I ÷ I₀)
- 距離
- I ∝ 1 ÷ r²
今すぐプレイ · 89
びんの笛：空気と水でつくる音
びんは片方が閉じた管です。空気柱には波の4分の1が入るので f = v ÷ 4L。水を入れると空気柱が短くなり、音が高くなります。びんの音、水を入れたあとの音、空気柱の長さ、入れる水の量、次の音を求めよう。
音共鳴
びんの笛で遊ぶ - 閉管
- f = v ÷ 4L
- 高い音
- f_n = n·v ÷ 4L
今すぐプレイ · 90
アンテナ工房：電波の長さはどれくらい？
ラジオ、Wi-Fi、マイクロ波は3 × 10⁸ m/sで進む波です。λ = c ÷ fで波長を求め、4分の1波長アンテナを作り、電子レンジの熱いところの間かくを求め、AMの鉄塔が高いわけを知ろう。
波長電波
アンテナ工房をプレイ - 波長
- λ = c ÷ f
- 4分の1波長アンテナ
- L = λ ÷ 4
今すぐプレイ · 91
スローの音：耳で聞こえる波
音は空気の密と疎が340 m/sで伝わる波です。音をスローにして波長と周期を見て、音の速さを使ってかみなりから雷雲を、こだまからがけを見つけよう。
音の波波長と周期
スローの音をプレイ - 波長
- λ = v ÷ f
- きょり
- d = v·t
静電気
10 個のゲーム今すぐプレイ · 92
風船をこする：電荷とは動く電子
こすっても電荷は生まれず、電子が移るだけ：一方は Q = −n·e、もう一方は +n·e。風船を帯電させ、ウールに残る電荷を調べ、電子を数え、イオンをつくろう。
電荷電子
風船をこするをプレイ - 電荷
- Q = −n·e
- 電子
- n = |Q| ÷ e
今すぐプレイ · 93
ミリカンの油滴：電荷は電子の単位でやってくる
帯電した油滴は、静電気力が重力とつり合うと止まる：q·V ÷ d = m·g。電荷をはかり、電子を数え、電圧を合わせ、3つの油滴から e を求めよう。
電荷ミリカンの実験
ミリカンの油滴をプレイ - 静止
- q·V ÷ d = m·g
- 電子
- q = n·e
今すぐプレイ · 94
ふれて分ける：金属とプラスチックの電荷
電荷は金属の中を両方の球が同じ電位になるまで流れ、プラスチックの中はまったく流れません。同じ球で電荷を分け、順に受けわたし、プラスチック球を調べ、大小の球をつなごう。
導体絶縁体
ふれて分けるをプレイ - 同じ球
- Q = (Q₁ + Q₂) ÷ 2
- 導線でつなぐ
- Q₁ ÷ r₁ = Q₂ ÷ r₂
今すぐプレイ · 95
材料テスター：導体と絶縁体
物質の抵抗率で、電気を通すかどうかが決まる：R = ρ·L ÷ A、I = V ÷ R。銅とガラスは10の20乗もちがいます。12 V の台で5つの試料をテストしよう。
導体抵抗率
材料テスターをプレイ - 抵抗
- R = ρ·L ÷ A
- 電流
- I = V ÷ R
今すぐプレイ · 96
うくビーズ：重力に対抗するクーロンの法則
同じ符号の電荷は F = k·q₁·q₂ ÷ r² でしりぞけ合い、近いほど強くなります。ビーズは反発力が重さと等しくなるところでうきます。距離、電荷、質量、底がおす力を求めよう。
クーロンの法則電気の力
うくビーズをプレイ - うく条件
- k·q₁·q₂ ÷ r² = m·g
- 距離
- r = √(k·q₁·q₂ ÷ m·g)
今すぐプレイ · 97
電荷のつなひき：電荷どうしの力
電荷は F = k·q₁·q₂ ÷ r² で、同じ大きさで反対向きにおし合い、引き合います。いくつもの電荷からの力は足し合わせます。引力を測り、つり合いの点を見つけ、2つの力を足し、電荷を求め、すべてを2倍にしよう。
クーロンの法則力の合成
電荷のつなひきをプレイ - 2つの電荷
- F = k·q₁·q₂ ÷ r²
- つり合いの点
- q₁ ÷ x² = q₂ ÷ (d − x)²
今すぐプレイ · 98
電場プローブ：電荷1 C あたりの力
電場は試験電荷にはたらく力をその電荷で割ったもの、E = F ÷ q で、点電荷は E = k·Q ÷ r² の電場をつくります。力から電場を求め、プローブにはたらく力を計算し、2つの電場を足し、距離を求めよう。
電場電荷あたりの力
電場プローブをプレイ - 力から電場
- E = F ÷ q
- 点電荷の電場
- E = k·Q ÷ r²
今すぐプレイ · 99
電子ビーム：電場で電荷を曲げる
帯電した2枚の極板のあいだの電場は一様で E = V ÷ d。電荷はビームを横切る向きに一定の力を受けるので、道すじは放物線になります。電場、加速度、曲がり、的に当てる電圧、陽子の曲がりを求めよう。
一様な電場荷電粒子
電子ビームをプレイ - 極板間の電場
- E = V ÷ d
- 極板内での曲がり
- y = ½·(q·E ÷ m)·(L ÷ v₀)²
今すぐプレイ · 100
電位マップ：電荷あたりのエネルギー
電位は電荷あたりのエネルギーです。点電荷は V = k·Q ÷ r の電位をつくり、電位はふつうの数として足し合わされ、電荷 q を運ぶには仕事 W = q·ΔV が必要です。電位を読み、上り、等電位線を歩き、2つの電荷を足し、輪を見つけよう。
電位仕事とエネルギー
電位マップをプレイ - 電荷の電位
- V = k·Q ÷ r
- 電荷を運ぶ仕事
- W = q·ΔV
今すぐプレイ · 101
粒子銃：電圧から速さへ
電位差 ΔV を通りぬけた電荷は運動エネルギー q·ΔV = ½·m·v² を得ます。電子のエネルギーと速さ、陽子の速さ、アルファ粒子のエネルギー（eV）、電子を止める電圧を求めよう。
電位差運動エネルギー
粒子銃をプレイ - 得たエネルギー
- K = q·ΔV
- 達した速さ
- v = √(2·q·ΔV ÷ m)
電気回路
16 個のゲーム今すぐプレイ · 102
電池タワー：電圧の足し算
直列の電池は電圧が足し合わされ、逆向きの電池は自分の電圧を引き、並列の電池は1本分の電圧になります。電池は運ぶ電荷1 C ごとに V J をあたえます：W = Q·V。積む、裏返す、並べる、ランプをつける、電池を数えよう。
電圧電池の直列
電池タワーをプレイ - 直列の電池
- V = V₁ + V₂ + …
- 電荷あたりのエネルギー
- W = Q·V
今すぐプレイ · 103
電圧計さんぽ：2点のあいだの電圧
電圧計は、赤のプローブの電位から黒のプローブの電位を引いた値を示します：V = V_red − V_black。プローブを入れかえ、開いたスイッチとただの導線を試し、分岐点の電圧を求め、2つの電池を向かい合わせよう。
電圧電圧計の使い方
電圧計さんぽをプレイ - 電圧計の読み
- V = V_red − V_black
- 抵抗を下る
- ΔV = I·R
今すぐプレイ · 104
電荷カウンター：電流は1秒あたりの電荷
電流は、導線の断面を1秒ごとに通る電荷です：I = Q ÷ t。1 A は1秒に 1 C、およそ 6 × 10¹⁸ 個の電子です。ゲートで電荷を数え、分や時間を秒になおし、ゆっくりした電流の時間をはかろう。
電流電荷と時間
電荷カウンターをプレイ - 電流とは
- I = Q ÷ t
- 1 アンペア
- 1 A = 1 C/s
今すぐプレイ · 105
カタツムリ電子：ゆっくりドリフト、速い信号
電子は秒速およそ100万メートルでふるえていますが、導線の中をカタツムリのように進みます：銅に 1 A 流すとき、I = n·e·A·v_d から1秒に 0.1 mm にも届きません。それでもランプがすぐつくのは、信号が導線を 2 × 10⁸ m/s で伝わるからです。
電流ドリフト速度
カタツムリ電子をプレイ - ドリフトと電流
- I = n·e·A·v_d
- 信号
- v ≈ 2 × 10⁸ m/s
今すぐプレイ · 106
針金のばし：長さと太さで抵抗が決まる
導線の抵抗は長さに比例して大きくなり、断面積に反比例して小さくなります：R = ρ·L ÷ A。長さ2倍で R は2倍、直径2倍で4分の1、長さ2倍まで引きのばすと4倍です。くり出し、引きのばし、ちょうどよい長さのコイルを切ろう。
抵抗抵抗率
針金のばしをプレイ - 導線の抵抗
- R = ρ·L ÷ A
- 丸い導線
- A = π·d² ÷ 4
今すぐプレイ · 107
熱いフィラメント：温度が上がると抵抗も上がる
金属は熱くなるほど抵抗が大きくなります：R = R₀·(1 + α·(T − T₀))。2500 °C のフィラメントは冷たいときの12倍の抵抗をもつので、電球はつけた瞬間に大きな電流が流れ、白金線は温度計になります。熱して、光らせて、温度を読もう。
抵抗温度
熱いフィラメントをプレイ - 熱いときの抵抗
- R = R₀·(1 + α·ΔT)
- 白金センサー
- R = 100 Ω·(1 + 0.00385·T)
今すぐプレイ · 108
オームの実験室：電流・電圧・抵抗
一定の抵抗では、電流は電圧に比例します：V = I·R。I–V グラフでは原点を通る直線です。2つの量から残りの電流、抵抗、電圧を求め、直線を読み、LED を 20 mA に保つ抵抗を選ぼう。
オームの法則I–V グラフ
オームの実験室をプレイ - オームの法則
- V = I·R
- 変形すると
- I = V ÷ R, R = V ÷ I
今すぐプレイ · 109
ヒューズ試験：オームの法則の限界
ここではすべての電流が I = V ÷ R で決まり、ヒューズは電流が定格に達した瞬間に溶けます。電気ケトルの電流、ヒューズが耐えられる最小の抵抗、ヒューズが人を守らない理由、抵抗が耐えられる最大の電圧、ショートの巨大な電流を求めよう。
オームの法則ヒューズ
ヒューズ試験をプレイ - 電流
- I = V ÷ R
- ヒューズが溶けるとき
- I ≥ I_fuse
今すぐプレイ · 110
電球の列：すべての電球に道は1本
直列回路では道は1本だけなので、どの電球にも同じ電流が流れ、抵抗は足し合わされます：R = R₁ + R₂ + …。電流、合成抵抗、1個の電球にかかる電圧、4個目の電球で全部が暗くなる理由、家庭の電源に必要な飾り電球の数を求めよう。
直列回路電圧の分かれ方
電球の列をプレイ - 抵抗は足し算
- R = R₁ + R₂ + …
- 電流はどこも同じ
- I₁ = I₂ = I₃
今すぐプレイ · 111
電圧の分割：電源を分け合う
直列の2つの抵抗は、抵抗の比で電源の電圧を分けます：V_out = V·R₂ ÷ (R₁ + R₂)。出力電圧を求め、5 V の分圧回路を設計し、光センサーとサーミスタを読み、3つの抵抗の列の途中の電圧を求めよう。
分圧回路センサー
電圧の分割をプレイ - 出力
- V_out = V·R₂ ÷ (R₁ + R₂)
- 比例して分かれる
- V₁ ÷ V₂ = R₁ ÷ R₂
今すぐプレイ · 112
家の配線：どの枝にも電源の電圧すべて
並列の枝はどれも電源の電圧すべてを受けます。電流は足し合わされ、合成抵抗は小さくなります：1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …。合成抵抗と全体の電流を求め、電球を1つ外してもほかが点いたままの理由を確かめ、抵抗を選び、ブレーカーが許す電球の数を数えよう。
並列回路家庭の配線
家の配線をプレイ - 抵抗
- 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …
- 全体の電流
- I = I₁ + I₂ + …
今すぐプレイ · 113
電流の分岐：入った分だけ出ていく
分岐点で電流が使われてなくなることはありません。入った分だけ出ていきます：I = I₁ + I₂ + …。並列の枝は同じ電圧を共有するので、抵抗の小さい枝ほど大きな電流が流れます。足りない電流を求め、電流を分け、枝の電流を足し、新しい枝が前の枝を変えない理由を確かめ、分流器を設計しよう。
キルヒホッフの電流則電流の分かれ方
電流の分岐をプレイ - 分岐点では
- I_in = I_out
- 電圧は同じ
- I₁·R₁ = I₂·R₂
今すぐプレイ · 114
電球の明るさ：表示ではなく電力で決まる
電力は、電球が電気エネルギーを光と熱に変える速さです：P = V·I = I²·R = V² ÷ R。定格が決めるのは抵抗だけです。電力、電球の抵抗、直列の2個の電球の電力、100 W と並べると 60 W が勝つ理由、半分の電圧のときの電力を求めよう。
電力定格
電球の明るさをプレイ - 電力
- P = V·I = I²·R = V² ÷ R
- 定格から
- R = V² ÷ P
今すぐプレイ · 115
送電線：電線が高電圧で送られるわけ
同じ電力でも、低い電圧の大きな電流でも、高い電圧の小さな電流でも送れます。送電線の発熱は電流の2乗で増えます：P_loss = I²·R。2つの電圧での損失を求め、1%しか失わない送電線を設計し、送電線を熱し、家のヒーターを選ぼう。
電力送電線
送電線をプレイ - 送電線の電流
- I = P ÷ V
- 送電線の損失
- P_loss = I²·R
今すぐプレイ · 116
電気ケトル競争：エネルギーは電力×時間
ケトルが送るエネルギーは電力×時間、E = P·t で、水が温まるには m·c·ΔT が必要です。予想した時間とケトルを競争させ、使うエネルギーを求め、熱が逃げると何が起きるかを見て、電力を選び、海外ではなぜ4倍の時間がかかるのかを確かめよう。
電気エネルギー水を温める
電気ケトル競争をプレイ - エネルギー
- E = P·t
- 水を温める
- E = m·c·ΔT
今すぐプレイ · 117
電力量計：キロワット時はエネルギー
電気料金のキロワット時は電力ではなくエネルギーです。1 kWを1 h、つまり3600 kJ。電灯のエネルギー、1か月の待機にかかる量、モバイルバッテリーのキロジュール、LEDが1000時間で節約する量、スマホのバッテリーにどれだけのエネルギーがあるかを求めよう。
電気エネルギーキロワット時
電力量計をプレイ - エネルギー
- E (kWh) = P (kW) · t (h)
- 単位の換算
- 1 kWh = 3600 kJ
疑問を実験に変える教育用シミュレーションゲーム
Phisicos で一度にひとつの考え方を探究しよう。どの教育用シミュレーションゲームも、操作できる物理モデルとチャレンジを組み合わせています。ゴーストを追いかけて道のり・時間・向きの関係をつかんだり、重力と推力のバランスをとってモジュールを着陸させたりしよう。
- 運動がどう進むかを予想する。
- 再生、一時停止、または 0.10 秒ずつ進める。
- 測定値を比べて、結果を説明する。