重心の位置

一般小学生

まとめ

【定義】
重心とは、物体に働く重力の合力の作用点であり、物体内の重さの中心となる点のことである。ふり子の運動においては、支点からこの重心までの距離が「ふり子の長さ」として定義される。

まとめ

ふり子の周期は、支点から重心までの距離(ふり子の長さ)によって決定される。ブランコにおいて座った状態は、立った状態に比べて重心が低い位置にあるため、実質的なふり子の長さが長くなり、1往復にかかる周期も長くなる。

解説

ふり子の周期は、重りの質量や振れ幅の大小に関わらず、支点から重心までの距離によってのみ変化する。これをふり子の等時性と呼ぶ。ブランコを一つのふり子として捉えた場合、乗員の姿勢の変化は重心位置の移動を意味する。座って乗る場合は、立って乗る場合に比べて身体全体の重心が下方に移動するため、支点から重心までの距離が伸びる。物理法則に従い、ふり子の長さが長くなると周期も長くなるため、座って漕ぐブランコは立って漕ぐときよりもゆっくりと往復することになる。ページ右下の図解にある通り、短いふり子は周期が短く、長いふり子は周期が長くなるという因果関係がここでも成立している。

小学生のみなさんへ

重心(じゅうしん)とは、物の重さのちょうど真ん中の場所のことだ。ブランコは「ふり子」と同じ仕組みで動いている。ふり子は、ひもが長いほど1往復にかかる時間が長くなって、ゆっくり動くという決まりがある。ブランコに座って乗ると、立っているときよりも重さの真ん中(重心)が下がる。すると、ブランコを支えているところから重心までの長さが長くなるため、立って乗るよりもゆっくり揺れるようになるんだ。

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