ふりこの周期

一般小学生

まとめ

【定義】
ふりこが1往復(元の位置に戻るまで)するのに要する時間のこと。

学習の要点

  • 重要語句:ふりこの長さ、おもりの重さ、ふりこの等時性
  • 用語の意義:周期はおもりの質量や振れ幅に依存せず、ふりこの長さのみによって決定される。

解説

ふりこの周期は、おもりの重さや振れ幅の大小(振れ幅が十分に小さい場合)には関係なく、ふりこの長さ(支点からおもりの中心までの距離)のみによって決まる。この性質を「ふりこの等時性」と呼ぶ。

ふりこの長さが4倍、9倍になると、周期はそれぞれ2倍、3倍になる。これは周期がふりこの長さの平方根に比例するという物理的法則に基づいている。一般に、等加速度運動の一つである自由落下と同様に、重力加速度が一定の条件下では、物体の質量に関わらず運動の周期性が保存される。

支点からおもりの中心(重心)までの距離が「ふりこの長さ」であり、糸の長さそのものではない点に注意が必要である。おもりの形状や大きさが変わった場合、重心の位置が変化するため周期に影響を及ぼすことがある。

補足
16世紀にガリレオ・ガリレイが大聖堂のシャンデリアが揺れる様子を見て発見したとされる。厳密には振れ幅が非常に大きい場合には周期が長くなるが、学習上は振れ幅に関わらず一定であると見なす。

小学生のみなさんへ

ふりこが「いって、もどってくる」までの1往復にかかる時間のことを「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。おもりの重さを重くしたり、ふりはじめる場所を変えて「ゆれはば」を大きくしたりしても、1往復にかかる時間は変わりません。

周期を変えることができるのは、「ふりこの長さ」だけです。ふりこの長さ(糸をつるしているところから、おもりの真ん中までの長さ)を長くすると周期は長くなり、短くすると周期は短くなります。

公園にあるブランコもふりこの仲間です。大きくこいでも小さくこいでも、実は1往復する時間は同じです。いろいろな長さのふりこを作って、時間をはかってみるとおもしろいですよ。

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