ふり子の長さ

一般小学生

まとめ

【定義】
ふり子を吊り下げている支点から、おもりの重心までの距離のことである。

まとめ

ふり子の長さは1往復にかかる時間(周期)を決定する要素であり、長さが長いほど周期は長くなる。周期の逆数は振動数と呼ばれ、運動エネルギーと位置エネルギーの変換によって最下点で速度が最大となる特性を持つ。

解説

ふり子の運動において、支点からおもりの重心までの距離を「ふり子の長さ」と定義する。ふり子が1往復するのに要する時間を「周期(T)」と呼び、ふり子の長さが長くなるほど周期は長くなり、動きはゆっくりとなる。この関係はブランコの揺れにも当てはまり、座って乗る場合は立って乗る場合に比べて重心が下がるため、ふり子の長さが長くなり周期が伸びる。ふり子の周期と、1秒間あたりの往復回数である「振動数(f)」には f = 1/T という逆数の関係がある。例えば周期が0.25秒であれば、振動数は4Hzとなる。また、ふり子の運動中はおもりの位置エネルギーと運動エネルギーが互いに変換されており、最下点を通過する瞬間に移動の速さ(秒速)が最大となる。なお、周期はふり子の長さのみに依存し、おもりの重さや振れ幅(振幅)には影響されない。

小学生のみなさんへ

ふりこの長さとは、ひもを支えているところから、おもりの中心(真ん中)までの長さのことです。

ふりこが1往復する時間を「周期(しゅうき)」といいますが、この時間はふりこの長さだけで決まります。おもりの重さを重くしたり、振るはばを大きくしたりしても、1往復する時間は変わりません。

ふりこの長さと時間には、とてもふしぎなルールがあります。
・長さを4倍にすると、時間は2倍になります。
・長さを9倍にすると、時間は3倍になります。
・長さを16倍にすると、時間は4倍になります。

また、ふりこが動いているとき、おもりは常に円をえがくような向きに進んでいます。もし途中で糸が切れたら、おもりはそのしゅんかんに進んでいた方向へまっすぐ飛んでいきます。

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