ふりこの周期

一般小学生

まとめ

【定義】
ふりこが1往復するのに要する時間のことである。

学習の要点

  • 重要語句:ふりこの等時性
  • 用語の意義:ふりこの周期は、おもりの重さや振れ幅に関わらず、ふりこの長さ(支点からおもりの重心までの距離)によって一義的に決定される。

解説

ふりこが一方の端から動き出し、もう一方の端を経由して再び元の位置に戻るまでの時間を「周期」と定義する。この周期の特性を理解することは、物理学における物体の運動を理解するための基礎となる。

ふりこの周期に影響を与える唯一の要因は「ふりこの長さ」である。ふりこの長さが長いほど周期は長くなり、短いほど周期は短くなる。実験上の重要な事実として、おもりの重さを変えたり、振り動かす幅(振れ幅)を変えたりしても、周期は変化しない。この性質は一般に「ふりこの等時性」と呼ばれる。

ただし、振れ幅が極端に大きい場合には周期がわずかに変化するため、初等物理学においては振れ幅が小さい範囲での運動を基本モデルとして扱う。この周期性は、重力加速度とふりこの長さの相関関係によって数学的に裏付けられている。

補足
ふりこの周期Tは、ふりこの長さをL、重力加速度をgとすると「T = 2π√(L/g)」という式で表される。この式からも、周期が質量(おもりの重さ)に依存しないことが証明されている。

小学生のみなさんへ

ふりこが「いって・もどって」の1往復をするのにかかる時間を「ふりこの周期(しゅうき)」といいます。

ふりこの周期には、とてもふしぎな決まりがあります。それは、おもりの重さを重くしても、手をはなす場所を変えて振れはばを大きくしても、1往復にかかる時間は変わらないということです。

周期を変えることができるのは、ふりこの「長さ」だけです。ふりこのひもを長くすると周期は長くなり、ひもを短くすると周期は短くなります。

この「重さに関係なく、長さだけで時間が決まる」という決まりは、理科の実験でとても大切なポイントです。しっかり覚えておきましょう。

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