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記録タイマーによるひとの歩行解析

目的
準備
方法
  1. 記録タイマーによる歩行の記録 記録タイマーに紙テープを通し、タイマーのすぐ近くでテープの端を腰に当てて立つ。
  2. 記録タイマーを作動させ、歩幅を一定にして、ゆっくり落ち着いて歩く。このとき、紙テープを持った手は腰で固定する。
  3. 打点の重なった打ち始めの部分を除き、基準点Ｓ0を決める。
  4. Ｓ0の次の点から数えて5打点ごとに(60Hzの地域では6打点ごとになる)、区切り線を入れる。
  5. 基準点Ｓ0から区切り線までの距離、Ｓ1、Ｓ2、・・・をはかり、表に記入する。
  6. 表の各0.1秒間の移動距離から求めた平均の速さを、各区間の中央時刻ｔ’[s]における速さυ[m/s]とみなして、記入する。
  7. 同様に、各区間の中央時刻ｔ[s]における加速度ａ[cm/s2]を求め、表に記入する。

※5打点間の時間：
　タイマーの振動数 ＝ 50Hz地域の場合、1秒間に50個の点を打つ
　１打点間の時間 ＝ 1/50 [s] ＝ 0.02 [s]
　５打点間の時間 ＝ 0.02×５ ＝ 0.10 [s]

実験の様子１ 実験の様子２
記録テープの読み取り１ 記録テープの読み取り２
処理

※計算方法
　v1 ＝ ( s1 - s0 ) / 0.1　　　　v2 ＝ ( s2 - s1 ) / 0.1
　a1 ＝ ( v2 - v1 ) / 0.1　　　　a2 ＝ ( v3 - v2 ) / 0.1

時刻
t[s]		 移動距離
s[cm]		 中央
時刻
t'[s]		 速さ
v[cm/s]		 中央
時刻
t[s]		 加速度
a[cm/s2]
t0 0 s0 0 　 　 　 　 　 　
t1 0.1 s1 1.9 0.05 v1 19 0.1 a1 120
t2 0.2 s2 5.0 0.15 v2 31 0.2 a2 10
t3 0.3 s3 8.2 0.25 v3 32 0.3 a3 40
t4 0.4 s4 11.8 0.35 v4 36 0.4 a4 70
t5 0.5 s5 16.1 0.45 v5 43 0.5 a5 210
t6 0.6 s6 22.5 0.55 v6 64 0.6 a6 220
t7 0.7 s7 31.1 0.65 v7 86 0.7 a7 50
t8 0.8 s8 40.2 0.75 v8 91 0.8 a8 210
t9 0.9 s9 51.4 0.85 v9 112 0.9 a9 60
t10 1.0 s10 63.2 0.95 v10 118 1.0 a10 10
t11 1.1 s11 75.1 1.05 v11 119 1.1 a11 -70
t12 1.2 s12 86.3 1.15 v12 112 1.2 a12 0
t13 1.3 s13 97.5 1.25 v13 112 　 　 　
グラフの作成

ｓ－ｔグラフ，ｖ－ｔグラフ，ａ－ｔグラフを作成する。

s-tグラフ，v-tグラフ
ａ－ｔグラフ
考察
  1. 足の動きと、からだの速度・加速度の関係について考えよ。
    足を上げて前に踏み出すとき、もう一方の足で床を蹴る。このとき加速度が大きくなり、速さが増すと考えられる。
    前足が着地した瞬間は一瞬ブレーキがかかり、加速度は負、または小さくなると考えられる。
    これを繰り返すため、速さが増加し続けていても加速度は増減を繰り返すと思われる。
  2. 床をけって、反対側の足を踏み出したのはどのあたりだろうか。また、踏み出した足を着地したのはどのあたりだろうか。そのことが推測できるグラフをあげて推測せよ。
    ａ－ｔグラフから・・・
    足を踏み出したのは加速度が増加した点、　0.1秒・0.6秒・0.8秒　と推測できる。
    また、足を着地したのは加速度が減少した点、　0.2秒・0.7秒・1.1秒　と推測できる。
  3. 1歩の歩幅を調べてみよ。
    足を着地してから次の着地までを1歩と考え、その時間の移動距離をｓ－ｔグラフから読み取る。
    0.2秒－0.7秒　：　ｓ－ｔグラフより　31.1－5.0＝26.1ｃｍ
    0.7秒ー1.1秒　：　ｓ－ｔグラフより　75.1－31.1＝44.0ｃｍ

実験プリントｐｄｆファイル

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