高校物理「単振動」電車の中の単振り子�@

高校物理「単振動」電車の中の単振り子�@

◆問題

長さｌの糸の一端に質量ｍのおもりをつけて、これを電車の天井につるして単振り子とする。重力加速度の大きさをｇとして次の問いに答えよ。

(1) 電車が水平方向に等速度で走行しているとき、おもりを振動させずに静止させるならば、糸と鉛直方向とのなす角θを求めよ。また、この状態から、単振り子を小さく振らせたときの周期Ｔを求めよ。


★★　お知らせ　★★

ＡＥ個別学習室(えまじゅく)水戸教室では、学校の授業の補習、定期テスト対策だけでなく、「大学入試共通テスト」の対策授業を行っています。
従来のセンター試験や試行テストの内容を踏まえて、理系文系全科目の指導が可能です。
マンツーマンの授業なので「ゼロからのスタートの人は中学の復習から」「基本ができている人は応用問題の解き方中心に」など、ひとりひとりの状況に合わせて授業を行います。
適切な時期に適切な対策をすれば、どんな目標でも達成可能です。志望校を諦める前に、まずは一度ご相談ください。


◆解説

「水平方向に等速度」なので、電車は等速直線運動をしていることになります。
等速直線運動は、静止しているのと同じく、慣性力ははたらきませんね。

静止している電車の中の振り子は当然鉛直下向きで静止します。
だから、等速度で運動している電車の中でも鉛直下向きだから、振り子の糸と鉛直下向きのなす角θ＝０です。


さらに、振動させたとしても、静止している電車の中(または動かない家の中)で振動させた場合と同じなので、普通に公式の通りです。

Ｔ＝２π√(ｌ／ｇ)


ちなみに、実際の電車では振動があったり、風や傾斜の影響でわずかな速度変化が生じたりと、完全な等速直線運動にはならないので、振り子を静止させることは不可能に近いですね。


次の問題→電車が加速度運動をしているときのθ


◆関連項目
ばね定数ｋの鉛直ばね振り子
単振動まとめ


江間淳の書籍はこちら
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
　20年以上の実績。全学年、英・数・理をはじめ全教科対応
　　最高級の指導を提供します！メール添削も好評です！

プロ家庭教師の江間です。　　　　ＡＥ個別学習室(えまじゅく)
http://www.a-ema.com/k/　　　　 http://www.a-ema.com/j/
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−