周期運動

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周期運動

同じ動作を繰り返す運動を周期運動という。
周期運動には、円運動、単振動、単振り子がある。

繰返し1回分に要する時間を周期、1秒間に繰返される回数を振動数という。
周期と振動数は逆数の関係だ。

円運動

ひもの一方の端にボールを結びつけ、このひもの他端をもってこのボールを振り回したとしよう。
このとき、ボールが描く軌道は円形である。

このように円形の軌道を描く運動を円運動という。
惑星が太陽の周囲を公転する運動も円運動とみなしてよい。(実際は楕円軌道を描いているが)

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単振動

バネに取り付いた錘(おもり)の往復運動が単振動だ。
往復運動の方向は、垂直であっても水平であっても、単振動に変わりはない。

バネを少し縮めるためには、少しの力が必要だ。
さらに、縮めるためには、さらに力が必要になる。
伸ばしても同じだ。伸ばせば伸ばすほど、より大きな力が必要になる。

単振動する錘(おもり)の特徴は3つある。

• 振動している間、錘の速度は刻々と変化する
• 振動の両端で、錘の速度は一度ゼロになり、運動の方向を折り返す
• 錘が振動の中央を通過するときのスピードが一番速い

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単振り子

糸を結んだ５円玉がユラユラ揺れている状態を想像してみよう。
このユラユラ揺れている状態が単振り子である。

ひもの長さをl、ひもの下端の小球Aの質量をMとする。




この式の中に登場するg(重力加速度)やπ(円周率)は定数なので人為的に値を変更できない。lのみが実験者の意思で変更可能である。
つまり周期Tは、「糸の長さのみ」で決まってしまうということだ。
小球Aの質量の大小や振幅は、周期には影響しない。

言い換えると、「周期を変えるには、糸の長さを変えるしかない」ということだ。

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