振り子とは、物理学的に見るといったい何なのか?!

大人のための家庭教師
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こんにちは。振り子と言えば、「振り子打法」や「振り子特急」などがありますが、今回の話は、振り子時計の振り子についてです。

一番簡単な振り子は、糸の先に重りをつけ左右にスイングしたもので、「単振り子」と言います。

糸や重りの代わりに、棒や形のある振り子を使うと、多少、運動が変わりますが、基本的なことは似ています。

では、物理の話をしましょう。振り子の運動は左右に行ったり来たりする、周期運動です。

本来、物理で周期は、一連の運動(1サイクル)を実現する時間のことをいいます。つまり、右に行って、左に行って真ん中に戻ってくるまでの時間です。

この振り子の周期は、糸の長さと重力にだけ依存します。こういうと、「ウソだろ」とお思いでしょうが、基本的に正しいです。

ただし、振り子の振れ幅があまり大きくない程度という条件があります。つまり、振り子時計がふれる程度の幅です。

これも面白いことで、ふり幅の角度が5度くらいまでなら、周期は一定になるのです。2度でも3度でも、ほぼ一緒です。

しかも、振り子にぶら下げる重りの重さと周期は関係ありません。直観で考えると、重ければ重いほどゆっくり動きそうですが、そうなりません。

結局、長ささえ決めれば、周期も決まってしまうというのが振り子の特徴です。

面白いと思いませんか?あまり思いませんか?これも余計な知識ですが、振り子の運動方程式を厳密に説いた解の公式を高校レベルで表現することは、「禁止」されてます。

「禁止」というと「ザ・ショックス パート3」状態ですが、カリキュラム上、教えられないということです。大学では、または、大人ならば、垣間見ることができます。楽しみにしていてください。

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