学習目安 | 小: A | 中: A | 高: B

おもりの重心

一般小学生

まとめ

解説

ふり子の運動を正確に捉えるためには、おもりの重心を理解することが不可欠です。ふり子の長さとは、単なる糸の長さではなく、支点からおもりの重心までの距離を指します。この距離が変化すると、ふり子が1往復する時間である「周期」も変化します。

物体の運動を分析する手法の一つにストロボ写真があります。これは一定時間ごとに発光して撮影するもので、写真に写った物体間の距離を測ることで、その区間の速さを導き出すことができます。例えば、ボウリングのボールが転がる様子を撮影し、0.5mの間隔を移動するのにかかった時間から秒速を計算するといった活用がなされます。

コラム

ふり子の周期振動数は「振動数 = 1 ÷ 周期」という逆数の関係にあります。例えば、周期が0.25秒のふり子の場合、1秒間に4回往復するため、振動数は4Hz(ヘルツ)となります。

また、エネルギー保存の法則の観点では、ふり子が最も高い位置にあるときに位置エネルギーが最大となり、最も低い位置(最下点)を通過するときに速さが最大、つまり運動エネルギーが最大となります。

小学生のみなさんへ

おもりの重心とは、おもりの重さがちょうどつり合う中心の点のことです。指の上におもりをのせて、グラグラしないで止まる場所が重心です。

ふり子の勉強では、この重心がとても大切です。ふり子の長さは、糸を結んでいる「支点してん」から、おもりの重心までの長さをいいます。おもりの形が変わっても、この重心までの長さが変わらなければ、ふり子が1往復おうふくする時間は変わりません。

また、ストロボ写真という特別な写真を使うと、動いているものの速さを調べることができます。一定の時間ごとに連続で写るため、おもりがどこをどんな速さで動いているかがよくわかります。ふり子は、一番下の場所を通るときに一番速くなります。

ルラスタコラム

やじろべえがたおれないのは、重心が低い場所にあるからです。おもりの重心をうまく使うと、不思議な動きをするおもちゃを作ることができますよ。

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