まとめ
【定義】
ふりこが1往復するのに要する時間。物体が元の位置に戻り、同じ運動の状態を繰り返す最小の時間間隔を指す。
学習の要点
- 等時性：振れ幅が小さい場合、周期はおもりの重さや振れ幅に関わらず、ふりこの長さのみによって決定される。
- 長さとの関係：ふりこの周期は、ふりこの長さの平方根に比例する。
- 運動の法則：重力加速度を $g$、ふりこの長さを $L$ とすると、周期 $T$ は $T = 2pisqrt{L/g}$ で表される。
解説
ふりこの周期は、支点からおもりの重心までの距離である「ふりこの長さ」によって一義的に決まる。台帳に記された通り、おもりの重さを変えても周期に変化は生じない。これはガリレオ・ガリレイによって発見された「ふりこの等時性」と呼ばれる物理法則に基づいている。
物理学における等加速度運動やエネルギー保存の法則とも密接に関連しており、位置エネルギーが運動エネルギーに変換され、再び位置エネルギーに戻る過程の1サイクルが周期となる。地球上では重力加速度がほぼ一定であるため、周期の変化を決定する主要な変数はふりこの長さのみとなる。
なお、厳密には振れ幅が非常に大きい場合には周期がわずかに長くなるが、学習段階における基本原理としては、振れ幅に依存しないものとして扱うのが一般的である。
補足
ふりこの長さを4倍にすると、周期は2倍になる。また、重力の強さが異なる月面などで同じふりこを使用した場合、重力加速度が小さくなるため、周期は地球上よりも長くなる。
参照: 学習指導要領準拠資料
小学生のみなさんへ
ふりこが「行って、戻ってくる」までにかかる時間のことを「周期（しゅうき）」といいます。
ふりこの周期について、おぼえておくべき大切なルールがあります。それは、「ふりこの長さ」だけが周期を決めるということです。
おもりの重さを重くしたり、軽くしたりしても、周期は変わりません。また、ふりこを大きくゆらしても、小さくゆらしても、周期はほとんど変わりません。
ふりこの糸（ひも）を長くすると周期は長くなり、糸を短くすると周期は短くなります。公園のブランコも、長い鎖のものほど、ゆったりと往復するようになっています。
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