การ ศึกษา อธิบาย ว่า ทําไม ผู้ใหญ่ จะ ลื่น เร็ว กว่า เด็ก

คุณ เคย นั่ง อยู่ ที่ สนาม เล่น แล้ว ดู เด็ก ๆ ลง ลง ลง สไลด์ อย่าง สนุก เสมอ แล้ว พบ ปรากฏการณ์ ที่ น่า สนุก ไหม: ผู้ใหญ่ ลง สไลด์ เร็ว กว่า เด็ก?การสังเกตที่ดูไร้สาระนี้ จริงๆแล้วท้าทายหลักการพื้นฐานของฟิสิกส์ ที่เรายอมรับเป็นความจริงมานาน.

ฟิสิกส์ประเพณีสอนว่าสิ่งของที่เลื่อนลงบนระนาบที่ชัน โดยมีสัมพันธ์การหดที่คงที่ ควรเร่งในอัตราเดียวกัน ไม่ว่าจะมีน้ําหนักเท่าไรแต่พิสูจน์ทางการพิสูจน์ ก็ขัดแย้งทฤษฎีนี้อาจารย์จิโร่ มูราต้า จากสถาบันวิจัยริเคนของญี่ปุ่น ได้เปลี่ยนปรากฏการณ์สนามเด็กเล่นนี้ เป็นการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่น่าเชื่อถือเผยว่าความหดหัดมีพฤติกรรมที่ซับซ้อนกว่าที่หนังสือเรียนบอก.

สไลด์ เป็นหนึ่งในสิ่งประกอบที่พบได้ทั่วไปในสนามเด็ก ที่มีความทรงจําจากวัยเด็กมากมายผู้ใหญ่ที่สังเกตเห็นว่าพวกเขาเรื่อย ๆ เก่งกว่าตัวเลื่อนที่อายุน้อยกว่าการอธิบายเบื้องต้นอาจอ้างว่าเป็นเพราะความต้านทานของอากาศ เนื่องจากพื้นผิวใหญ่ของผู้ใหญ่ แต่เหตุผลนี้ไม่เพียงพอ

สไลด์สนามเด็กเล่นมักมีความสูงและระยะทางจํากัด ทําให้ผลกระทบจากความต้านทานของอากาศลดลงอย่างน้อย แม้แต่การคํานวณความต้านทานของอากาศ สิ่งของที่หนักกว่าจะเร่งเร็วขึ้นในทฤษฎีอาจารย์มูราต้า ได้เห็นความแตกต่างเหล่านี้การสังเกตการณ์โดยเฉพาะ เป็นการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่เข้มข้น เน้นถึงสภาพแท้ของความหดหัด

ฟิสิกส์ในโรงเรียนมัธยมศึกษานําเสนอการหดเป็นแรงที่ต่อต้านการเคลื่อนไหว สัดส่วนกับแรงปกติรูปแบบนี้คาดการณ์ความเร่งที่เหมือนกันสําหรับวัตถุทั้งหมดบนสไลด์ที่เหมือนกัน, ไม่ว่าจะมีมวลชน กลับกันประสบการณ์ในโลกจริง ที่ผู้คนที่มีน้ําหนักสูงลงเร็วกว่า

อาจารย์มูราต้าสมมุติว่า รูปแบบการขัดแย้งแบบดั้งเดิม ทําให้ความเป็นจริงง่ายเกินไป การวิจัยของเขาชี้ให้เห็นว่า คэффициентการขัดแย้งอาจแตกต่างกันอธิบายความแตกต่างความเร็วที่สังเกตได้ระหว่างเด็กและผู้ใหญ่บนสไลด์.

เพื่อทดสอบสมมุติฐานนี้ ทีมงานของมูราต้า ได้ออกแบบการทดลองอย่างละเอียด โดยใช้สไลด์สวน และกล่องกระดาษกระดาษที่มีน้ําหนัก (ปรับด้วยขวดที่เต็มไปด้วยน้ํา) เพื่อจําลองน้ําหนักของร่างกายที่แตกต่างกันสมาร์ทโฟนติดตั้งบนรั้วสวนบันทึกการทดลอง, ด้วยการวิเคราะห์วิดีโอเฟรมต่อเฟรม เพื่อวัดตําแหน่ง ความเร็ว และความเร่งอย่างแม่นยํา

ผลลัพธ์ท้าทายการคาดการณ์ของหนังสือเรียน แทนที่จะเร่งเร่งต่อเนื่อง กล่องบรรลุความเร็วปลายที่แตกต่างกันอย่างสําคัญตามน้ําหนัก: 0.5 m / s สําหรับกล่อง 1.0 กิโลกรัมเทียบกับ 1.4 m / s สําหรับ 6.กล่อง 2 กก.ผลการค้นพบเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าวัตถุที่หนักกว่า จะบรรลุความเร็วปลายที่สูงขึ้นบนสไลด์ ซึ่งเป็นการท้าทายแบบจําลองการขัดแย้งแบบปกติโดยตรง

การปรากฏขึ้นของความเร็วปลายเกี่ยวข้องกับกลไกการระบายพลังงาน เมื่อกล่องลง, พลังงานพลังงานแรงโน้มถ่วงแปลงเป็นพลังงานเคลื่อนไหว, ในขณะที่การขัดแย้งระบายพลังงานบางส่วนเป็นความร้อน.เมื่อการสูญเสียสมดุลการแปลงพลังงาน, ความเร็วคงที่ที่ค่าปลายที่กําหนดโดยปัจจัยหลายอย่างรวมถึงน้ําหนัก, มุมชัน, และ

หนังสือเรียนลดการขัดแย้ง เป็นลูกศรที่ตรงกันข้าม แต่การวิจัยของมูราตา เผยความจริงที่ซับซ้อนกว่ามากสั่นสะเทือน, การเคลื่อนไหวของหมุนและการไหลของน้ํามันย่อย ปัจจัยเหล่านี้รวมกันมีอิทธิพลต่อความเร็วการเคลื่อนไหว, สร้างระบบการคดกันที่ซับซ้อนกว่ามากกว่าแบบแบบดั้งเดิม

วัสดุสไลด์ที่แตกต่างกันแสดงพฤติกรรมการขัดแย้งที่แตกต่างกัน ขณะที่สไลด์ม้วนแสดงความสัมพันธ์ที่ชัดเจนกับความเร็วของน้ําหนักโดยเน้นว่ากลไกการขัดแย้งจะแตกต่างกันอย่างมากตามชนิดพื้นผิวและการปฏิสัมพันธ์.

การวิจัยของมูราตา เป็นตัวอย่างของการเรียนรู้ที่พึ่งพาการค้นพบ เริ่มจากการสังเกตเห็นความขัดแย้งระหว่างฟิสิกส์ในหนังสือเรียนและประสบการณ์ที่เกิดขึ้นการรับรองด้วยการทดลอง, และการค้นพบในที่สุดของธรรมชาติที่ไม่คงที่ของการขัดแย้ง แนวทางนี้เป็นแบบอย่างว่าการสอบสวนทางวิทยาศาสตร์ควรท้าทายข้อสมมติและตามหาความจริงทางทัศนศึกษาอย่างไร

ประกาศเมื่อวันที่ 6 มิถุนายน พ.ศ.วารสารของสมาคมการศึกษาด้านฟิสิกส์ของญี่ปุ่นการวิจัยนี้ทําให้ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการขัดแย้ง ขณะที่แสดงถึงธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ที่มีความเคลื่อนไหวและสงสัยมันเตือนเราว่า ความรู้ทางวิทยาศาสตร์พัฒนาผ่านการทดสอบและปรับปรุงทฤษฎีที่กําหนดไว้.

นอกเหนือจากฟิสิกส์สนามเล่น งานนี้ทําให้การประเมินการขัดแย้งในด้านวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์วัสดุการออกแบบเครื่องกล, และกระบวนการผลิตที่ประสิทธิภาพพลังงานและผลงานของวัสดุขึ้นอยู่กับการควบคุมการขัดแย้งที่แม่นยํา

ทิศทางการวิจัยในอนาคตอาจรวมถึงการพัฒนารุ่นการหดหู่ที่ครบถ้วนมากขึ้น ซึ่งรวมความเร็ว, น้ําหนัก, คุณสมบัติของวัสดุ และลักษณะผิวการวิจัยเกี่ยวกับการขัดแย้งในขนาดนาโนและระบบขัดแย้งทางชีววิทยา (เช่นกลไกข้อ) อาจนําไปสู่การนําไปใช้ในด้านการแพทย์และนาโนเทคโนโลยี.

สิ่งที่เริ่มต้นจากการสังเกตพื้นที่เล่นที่ง่าย ๆ ในที่สุดจะเปิดเผยความจริงที่ลึกซึ้งเกี่ยวกับความเป็นจริงทางกายภาพผลงานของศาสตราจารย์ มูราตา เป็นตัวอย่างว่า ความอยากรู้ทางวิทยาศาสตร์ สามารถเปิดเผยความซับซ้อนในสิ่งที่ดูเหมือนเป็นธรรมดาสร้างความสะดวกให้กับเราว่า กฎธรรมชาติมักจะปรากฏว่ารวยกว่าที่หนังสือเล่มของเราชี้ให้เห็น