宇宙における衝突現象の教材化 「天文教育」(2014年3月号)

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全文

(1)

-60- ■ 特 集 ■

天文教育2014年3月号 Vol . 26 No. 2

に お け

衝 突 現 象

教 材 化

松 原 康 浩

(

京 都 教 育 大 学 大 学 院

)

1. め に

宇 衝 突 現 象 代 表 的 し

形 成 あ 惑 星 科 学 分

実 験 室 形 成 す 実 験 手 法

研 究 さ い

学 校 現 場 宇 衝 突 現 象

興 味 持 い 生 徒 多 い 理 科 教 育

中 宇 衝 突 現 象 扱 う 少 い

そ 学 校 現 場 い 宇 衝 突 現 象

体 験 的 学 習 教 材 開 発 目 指 し

実 験 室 行 え 形 成 実 験 行

2. タ 形 成 実 験

2. 1 目 的

地 球 岩 石 鉄 隕 石 衝 突 し

形 成 さ 過 程 再 現 し

直 径 深 さ 衝 突 エ 関 係 探

目 的 し 実 験 行 粒 径

違 い 調 ほ 宇 科 学 分

応 用 し 実 験 結 果 用 い

作 衝 突 天 体 大 さ 求

2. 2 方 法

鉄 球 8.4 g 24,8 g 173.3 g 一 高 さ 0.75 m〜18.2 m 容 器 入 砂(粒

径 1 mm以 粒 径1 cm以 2種 類) 落 さ せ 実 験 行 形 成 さ

直 径 深 さ 用 い 測 し

衝 突 エ 運 動 エ (=位 置 エ

) 等 し い 衝 突 エ

鉄 球 質 落 高 度 求 さ 宇

科 学 分 応 用 し 解 析 結 果 外 挿

し 実 在 す 作 天 体 大

さ 推 し

2. 3 結 果

砂 粒 径 1 mm 場 合 1 cm 場 合

衝 突 エ 直 径 関 係

図 1 示 し 直 径 深 さ 関 係

図2 示 す 図 1 砂 粒 径 1 mm

場 合 形 成 さ 直 径 衝

突 エ 0.2945乗 粒 径 1 cm

場 合 形 成 さ 直 径 衝 突

エ 0.2813 乗 比 例 す 事 分 図 2 砂 粒 径 1 mm 場 合

深 さ 直 径

0.1582倍 砂 粒 径 1 cm 場 合

深 さ 直 径 0.1439

倍 比 例 す 分

図 1 衝 突 エ ネ タ 直 径

関 係

図 2 タ 直 径 タ 深 さ

(2)

宇 におけ 衝突現状 教材化 -61-

天文教育2014年3月号 Vol . 26 No. 2

2. 4 考 察

① 得 ら た 実 験 結 果 評 価 惑 星 科 学 分 爆 薬

形 成 実 験 エ 直 径

関 係 探 試 行 わ 火 薬

爆 発 直 径 火 薬 エ

1/3 0.333… 乗 比 例 す 言 わ

い [1] (3) 示 し 1 mm以 粒 径

実 験 結 果 あ 直 径 衝 突

エ 0.2945乗 粒 径1 cm以 場 合 0.2813 乗 比 例 す い う 値 妥

当 性 考 え 時 文 献 値 近 い 値

得 出 来 同 様

深 さ 直 径 比 約 0.2 言 わ [2] (3) 示 し 1 mm以 粒 径 実 験 結 果

あ 深 さ 直 径 比0.1582 粒 径1 cm以

場 合 0.1439 い う 値 妥 当 性 考 え

時 文 献 値 近 い 値

得 出 来

② バ ン ジ ャ タ を 形 成 た 小 天

体 直 径 を 推 。

本 実 験 結 果 用 い ア カ ア ナ

州 存 在 す バ ン 作

天 体 大 さ 求 バ ン

直 径 1200m あ 衝 突 当 時 形 状 比 較 的 く 残 し い

さ い 天 体 衝 突 例 し 中 学 校

高 等 学 校 教 科 書 資 料 集 取

衝 突 エ 落 時 運 動 エ

) /

W

( =1 2mv2 等 し い 本 実 験 位

置 エ

(

U

=

mgh

)

運 動 エ

置 換 わ 求

m

密 度 体 積 積

3

3

4

r

m

=

ρ

×

/

π

運 動 エ

w

)

/

/

(

w

=

1

2

×

ρ

×

4

3

π

r

3

×

v

2 変 形 衝

突 天 体 形 状 球 仮 し 式 半 径

r

い 整 理 す 衝 突 天 体 大 さ 分

衝 突 し 天 体 鉄 隕 石 仮 し 密

ρ

鉄 密 度 あ 7900 kg/m3 衝 突 速 度

v

5km/s 仮 し 計 算 し 結 果 バ ン

作 天 体 直 径

29.49m 文 献 推 値 25~

50m 幅 あ 文 献 値 近 い 値

得 出 来

3. 全 体 ま と め

本 研 究 扱 内 容 実 際 宇 起

現 象 デ し 再 現 し い

実 験 室 ケ 実 験 あ 程 度 検

証 可 能 し い 簡 易 方 法 用 い 実

験 あ 点 今 回 研 究 意 義

あ 考 え し し 実 験 様 々

誤 差 含 い 事 実 あ

実 際 宇 現 象 応 用 し 良 い

い う 点 検 証 今 後 課 題

文 献

[1] 水 谷 仁 (1980) 科 学 (UP

ア イ エ ン 4) 東 京 大 学 出 版 会. 東 京 大 学 出 版 会.

[2] 宮 本 英 昭 ほ (2008) 惑 星 地 質 学 東

京 大 学 出 版 会.

[3] 中 英 之 (2008) 製 弾 丸 加 速 装 置

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参照

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