Issues in physics education material developments of daily-life phenomena using low-resolution high-speed video camera

摘要

ハイスピード・ビデオカメラの市販により,運動する物体を撮影して力学法則を確かめるような物理教育の機会が増えている。一般に動画は容量の大きなデータで,その保存・転送・表示における技術上の問題があり,解像度が低い。このため,精度よく物体位置を取得するには限界がある。またハイスピード撮影のデータはフレーム数が多く,効率よい画像処理プログラミングが必要である。われわれは,力学的エネルギー保存の法則の成立を演示することを目的として,512×384pixels の解像度で1秒間300フレームの動画撮影を行い,振り子運動する物体の位置をOpenCVによるプログラミングを通して取得した。画像上で直径81pixel の物体位置を±0.03pixelの精度で得て,水平方向±58pixel,鉛直方向1.1pixelの弧を描く運動から,運動エネルギー・位置エネルギーを十分な精度で決定できた。