全国の物理好きの高校生や中学生が挑戦する物理チャレンジ。参加者は年々増え続け、2009年は896名が応募しました。問題は暗記した知識を問うようなものは少なく、論理的な思考力や発想の転換が求められ、物理の本質的な力が試されます。
以下に、2009年の物理チャレンジ(第1チャレンジ)に出題された問題をご紹介します。
問題無重量状態で起こる不思議現象
2009年物理チャレンジ(第1チャレンジ)の試験問題(一部改変)
問1
宇宙ステーションやスペースシャトルの中では無重量状態となっている。なぜ、そのような状態になるのか。最も適当に説明している文を、次の①~⑤の中から1つ選びなさい。
- ①地表からはるか遠いところにあるため。
- ②まわりに空気がないため。
- ③遠心力の方が重力より大きいため。
- ④重力にしたがって加速度運動しているため。
- ⑤ロケットエンジンで推進力を得ているため。
問2
- 宇宙ステーションの中で、宇宙飛行士は健康管理のため、毎日自分の体重を測定している。どのような方法で自分の体重を測定するのだろうか。最も適当な文を、次の①~⑤の中から1つ選びなさい。
- ①地上にあるものと同じ体重計を用いる。
- ②大きな天秤を用いる。
- ③ばね定数が既知のばねの一端に体を固定し、振動させて周期を測る。
- ④丈夫なひもの一端に体を固定し、振り子にして周期を測る。
- ⑤体を回転運動させて、その周期を測る。
「無重量状態」ってなに?
無重量状態とは、重力が何らかの影響で打ち消され、物体の重さ(重量)がなくなった状隠のことを言います。宇宙ステーションやスペースシャトルが周回している高度300~400kmは、地球の重力の影響を受けていますが、周回運動の影響で重力が打ち消され、重さ(重量)がない状態になっています。このとき、「無重力状態」という言葉を使うと地球の重力がないという意味に誤解される恐れがあるため、近年、「無重量状態」という表現を使うようになってきました。