単純な振り子は単純な調和運動 (SHM) を実行します。つまり、その周期的な動きは、その変位に比例し、動きの中心に向かう加速度によって定義されます。
単純な振り子
簡単な振り子の定義
単純な振り子は、振動運動を実行する長い質量のない非伸縮性のストリングに接続された質量の機械システムです。古代では、振り子を使って時間を追跡していました。振り子はビートの識別にも使用されます。
振り子の周期は振幅が変化しても一定ですが、重力加速度が変化すると単振り子の周期も変化します。このプロパティは、重力による加速度を決定するために使用されます。期間は、単純な振り子のボブが接続されているストリングの長さによって異なります.
単純調和運動 (SHM)
中間 (平均) 位置を中心に直線に沿って前後に移動する物体の運動は、単純調和運動と呼ばれます。振り子は単純な調和運動を経験します。弦とボブが動く中心位置を中心に前後に振動します。振り子のこれらの運動は振動と呼ばれ、単純な調和運動を表します。
単純な調和運動は、任意の位置での粒子の加速度が平均位置からの変位に比例する振動運動として定義できます。これは、振動運動の特殊なケースです。
単振動の種類
以下に示す単純調和運動 (SHM) には 2 つのタイプがあります。
<オール>全エネルギーは単純な振り子
力学的エネルギーは単純な振り子で保存されます。全機械エネルギーは、運動エネルギーと位置エネルギーの合計です。振り子が前後に動くとき、運動エネルギーと位置エネルギーの間で一定の交換が行われます。
運動エネルギー
物体が運動によって持つエネルギーは、その物体の運動エネルギーと呼ばれます。それは質量と速度の両方に依存します。単純な振り子の場合、振り子が平衡位置に達すると運動エネルギーが増加しますが、一方、振り子のおもりが平衡位置から離れると、運動エネルギーは減少します。
単振り子の運動エネルギーは次のように与えられます
ここで、
v =速度
m =質量
位置エネルギー
単純な振り子の位置エネルギーは次のように与えられます
P.E.=mgh
ここで、
g =重力加速度
h =高さ
機械エネルギー
力学的エネルギーは、運動エネルギーと位置エネルギーの組み合わせです。
したがって、
振動運動
オブジェクトがポイントを繰り返し移動する場合、オブジェクトの動きは振動運動です。完全な真空では、振動運動の摩擦で物体を止める空気がないため、理想的な状態を実現できます。
単純な振り子のボブ
単純な振り子には、振り子のボブと呼ばれる糸の助けを借りて、硬いスタンドに吊るされた小さな金属球または石片が含まれています。
単振り子への重力の影響
期間は次のように与えられます
したがって、単純な振り子の時間は、重力加速度の平方根に反比例します。
したがって、
したがって、重力加速度が増加すると、単振り子の周期は減少します。
単振り子の期間
振り子の周期は、振り子のサイズや質量に依存するのではなく、振り子の長さと地球の重力係数に依存します。
単振り子の重力加速度の計算
重力加速度は、単純な振り子を使用して実験的に決定されます。
単純な振り子の時間 (T) は、質量や基本的な角変位には依存しませんが、糸の長さ (L) と重力加速度の値のみに依存します。
単純振り子の応用
単純な振り子には多くのアプリケーションがあり、その一部をここに示します。
<オール>結論
単純な振り子は、振動運動を実行する、質量のない長く伸びない紐に接続された質量の機械システムです。
中間 (平均) 位置を中心に直線に沿って前後に移動する物体の運動は、単純調和運動と呼ばれます。
単純調和運動 (SHM) には、以下に示す 2 つのタイプがあります。
<オール>単振り子の運動エネルギーは次のように与えられます
