学習目安 | 小: S | 中: A | 高: A

ふりこ

一般小学生

まとめ

解説

ふりこの運動において最も重要な概念は「周期」です。周期とは、おもりを離した位置から反対側へ到達し、再び元の位置に戻るまでの時間を指します。この周期を決定する唯一の要因は、支点からおもりの重心までの距離である「ふりこの長さ」です。ひもが長ければ周期は長くなり、短ければ周期は短くなります。

ふりこには「ふりこの等時性」という重要な法則があります。これは、振れ幅が極端に大きくない限り、おもりの重さや振れ幅の大きさを変化させても、1往復にかかる時間は一定であるという性質です。運動中の速さは一定ではなく、最下点(振れの中央)を通過する瞬間に速さは最大となり、両端の最高点に達した瞬間に速さは0となります。これは位置エネルギー運動エネルギーが相互に変換されることで維持されています。

コラム

周期の測定精度を高めるためには、1往復の時間を個別に測るのではなく、10往復などの連続した運動にかかる時間を測定し、その合計を回数で割って1周期あたりの平均値を算出する方法が推奨されます。

また、ふりこの長さとは単なる「糸の長さ」ではなく、支点からおもりの中心(重心)までの距離を指します。そのため、おもりの大きさが無視できない実験では、糸の長さにおもりの半径を加えた数値を「ふりこの長さ」として扱う必要があります。

小学生のみなさんへ

ふりことは、糸の先に重りをつけて、左右にゆれるようにした道具のことです。時計の「ふりこ時計」などをイメージするとわかりやすいでしょう。

ふりこが1往復おうふく(いって、もどってくる)する時間は、糸の長さだけで決まります。糸が長いほどゆっくり動き、糸が短いほど速く動きます。

ふしぎなことに、重りの重さを重くしたり、ゆらすはばを大きくしたりしても、1往復おうふくする時間は変わりません。これを「ふりこの等時性とうじせい」といいます。ただし、ゆれる速さは場所によってちがいます。一番下のところを通るときが一番速く、両はしでは一瞬止まります。

ルラスタコラム

ふりこの法則ほうそくを最初に見つけたのは、有名な科学者のガリレオ・ガリレイだといわれています。彼は教会の天井からつるされたランプがゆれているのを見て、自分の脈拍みゃくはくを使って時間をはかり、この法則ほうそくに気づいたというエピソードが残っています。

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