カシオ学園 小学校 CASIO GAKUEN Elementary school

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高速度撮影のできるデジタルカメラの画像

高校1〜3年理科デジタルカメラ

高速度撮影を使用して物理をもっと身近に。

慣性の法則や自由落下などさまざまな現象が視覚的に伝わります。

  • 横浜物理サークル(YPC)
  • (『理科教室』誌2009年8月号からの転載)

使用製品

ハイスピードエクシリム
<EX-F1>
使い方ガイド

概要

このカメラは、いくつかの使い方があり、1秒60 コマの静止画撮影ができると同時に、
1200fps(frames per second)、600fps、300fps での動画高速度撮影ができます。
動画ファイルはQuickTime ムービーファイルに記録されます。
それをパソコンに取り込んで、動画で見せたり、一時停止で止めておいて1コマずつ動かして見せることができます。
(パソコンの左右矢印キーで1コマずつ前進後退)

水風船の破裂 300fps(順番は左から右に)

  • 割れてから3コマくらい(100 分の1 秒間)は
    水のかたまりはほとんど動いていません。
    慣性の法則が視覚的にわかると同時に、

    t= 0.01[秒]を代入すれば

    なので、重心の位置もほとんど落下していないことがわかります。

EX-F1 にはスローシャッター機能があり、それを活用すると、物体の速度を画面上で示すことができます。
左の写真はその合成画像です。
  • シャボン玉の破裂 1200fps(順番は左から右に)

    1200fps の高速度撮影を1コマずつ取り込みました。破裂を始めてから、半球状のシャボンがすべてなくなるまで、約100 分の1 秒だということがわかります。

  • 水風船の落下 300fps(順番は左から右に)

    見ていてはわからないくらい大きく変形します。また、床と衝突後の形の振動もおもしろい。

  • バイブレーションランプ 300fps(順番は左から右に)

    1コマ目では手前の花が明るく、4コマ目には奥の花が最高の明るさになり、7コマ目でまた手前の花が明るくなって、1コマ目と同じ状態に戻ります。つまり1周期6コマ(1/300秒×6=1/50秒)なので、ぴったり50Hz で点滅していることがわかります。西日本なら60Hz なので5コマ目に元の光り方に戻るはずです。

  • 鉄球の落下 300fps(順番は左から右に)

    300fps で撮影し、10コマごとに画面を取り込みました。
    3コマで0.1 秒です。水平投射での0.1 秒ごとの位置を示した模造紙を背景にしています。落下する鉄球の位置を矢印で示しました。
    細かく見ると、移動距離が正確でないように見えるところがありますが、背景の模造紙に映った影でずれて見えているか、Quick Time によるコマ送りが正確でない可能性があります。メーカーによると、動画モードの時間間隔は正確だということです。

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