学習目安 | 小: S | 中: A | 高: S

1往復

一般小学生

まとめ

  • ふり子が特定の点から出発し、反対側の端まで到達した後、再び元の位置に戻ってくるまでの一連の運動を指す。
  • 1往復に要する時間は「周期」と呼ばれ、主にふり子の長さ支点から重心までの距離)によって決定される。
  • 振れ幅が十分に小さい場合、1往復の時間は重りの重さや振れ幅の大きさには依存しない。

解説

ふり子の運動において、1往復にかかる時間(周期)と、1秒間あたりの往復回数(振動数)は逆数の関係にあります。例えば、周期が0.5秒であれば、振動数は2Hz(ヘルツ)となります。

周期を決定する最大の要因は「ふり子の長さ」です。これは支点からおもりの重心までの距離を指します。ふり子の長さが長くなるほど、1往復にかかる時間は長くなり、運動はゆっくりとなります。この原理はブランコの動きにも共通しており、座って乗る場合は立って乗る場合に比べて重心の位置が下がるため、実質的なふり子の長さが長くなった状態と同等になり、周期が長くなるという因果関係が生じます。

コラム

実験において周期を正確に測定するためには、1往復の時間を直接測るのではなく、10往復程度の時間を測定してその平均値を算出する方法が一般的です。これにより、測定開始・終了時の操作誤差を最小限に抑えることができます。

また、ふり子の運動はエネルギーの変換過程でもあります。おもり最高点にあるときは位置エネルギーが最大となり、最下点を通過するときに運動エネルギーが最大(速度が最大)となります。空気抵抗や摩擦を無視すれば、この力学的エネルギーの総和は一定に保たれます。

小学生のみなさんへ

「1往復おうふく」とは、ふりこが動き始めてから、反対側の端まで行って、また元の場所に戻ってくるまでの動きのことです。この1往復おうふくにかかる時間は、ふりこの糸の長さによって決まります。

糸が長いほど、1往復おうふくにかかる時間は長くなり、ゆっくり動きます。反対に、糸を短くすると、ふりこは速く動くようになります。不思議なことに、おもりの重さを変えたり、ふりこをはなす高さを変えたりしても、1往復おうふくにかかる時間は変わりません。

公園のブランコでも同じことがいえます。ブランコに立って乗るときよりも、座って乗るときの方が、重心じゅうしん(重さの中心)が下がるため、ふりこの長さが長くなったのと同じ状態になります。そのため、座って乗っている人の方が、ゆっくりゆれることになるのです。

ルラスタコラム

ふりこの1往復おうふくの時間を正確にはかるには、1回だけをはかるのではなく、10回往復おうふくする時間をはかって、それを10でわると、より正しい時間を知ることができますよ!

記事の内容に誤りがありますか?

⚠️ 修正を提案する
ルラスタマップ (3層表示) フルサイズで表示 (5層) ↗
マップを生成中…

最近見た用語
履歴をチェックしています…