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一様電場で振動する振り子


振動とは、特定の物体 (振り子) が 2 つの位置または状態内で前後に動くことです。エネルギーの変化により、振り子は中央の中立点で前後に揺れます。振動は、機械的または電気的デバイスである振動子で発生します。

振り子

振り子という言葉は、ラテン語の「振り子」に由来し、ぶら下がることを意味します。振り子は、定点からぶら下がっている物体です。押し戻して離すと、元の位置に戻ります。ほぼすべての主要な美術館には、常に動いている振り子があります。これは、博物館で一般的に見られる振り子の優れた例です。さまざまな種類の力が振り子に影響を与えます。エンティティの反対の力として知られる慣性は、振り子を直線または垂直方向に振動させます。下向きに作用し、2 つのオブジェクトを互いに引き寄せる重力は、振り子を水平方向に引き戻します。

振り子に取り組む

ボブは、単純な振り子の端の質量です。一定の重みがあります。開始位置から開始角度に移動して放すと、振り子は元に戻り、自由に動き続けます。すべての単純な振り子は、開始角度に関係なく、左の動きと右の動きの完全な 1 回転にかかる時間が一定です。

振り子の種類と用途

さまざまな種類の振り子には、単純な振り子、二重振り子、二本巻きの振り子、フーコーの振り子、ねじり振り子などがあります。科学者は二本巻きの振り子を使用して、地球の自転の不規則性を特定しました。これらの振り子は、地震に関する重要なデータの発見にも役立ちました。フランスの科学者レオン・フーコーによって発明されたフーコーの振り子は、主に地球の自転を理解するために使用されます。厳密には振り子ではありませんが、ねじり振り子は地球の力によって振動しません。時計の動きを調整するなど、時間管理に関連する機能によく使用されます。

振動

振動とは、物体が 2 つの位置または状態の間を前後に繰り返す動きを指します。振動は、円形関数波のように、規則的な周期で繰り返される周期的な動きです。波動とは、スイングエリア内の動き、またはおもりを使ったバネの上下運動を指します。周期的な動きと合わせて、平衡の周りで振動運動が発生します。単一の振動は、時間の経過とともに、上下またはファセットからファセットへの完全な動きになる場合があります。

振り子の1振動

振り子が位置 A から動き始め、位置 B に到達し、その後位置 A に戻ると、1 回の振動が完了します。振り子が 1 回振動するのにかかる時間を周期と呼びます。この振動周期は一定のままです。

時計の振り子の振動はどのように機能しますか?

時計の振り子の振動は、エネルギーの変化によって発生します。時計の振り子のポテンシャル エネルギーは、中心点を除いてどこにでも存在します。中心点は、振り子が落下するとすぐに運動エネルギーに変換され、反対側で上向きに駆動されます。スイングの運動エネルギーがトップで消費されると、位置エネルギーが返されます。振り子を高く動かすための運動エネルギーがないため、振り子は落下します。振り子を使った時計は、常に振り子の振動数で時刻を示します。振り子の揺動により、摩耗や摩擦が発生します。機械式振り子時計は、バネを使用してスイング中の摩擦を減らします。電子時計で最も一般的に使用される発振器は、水晶と電子です。原子時計は、原子内の振動を推定します。

一様電界での振動

一様電界とは、電界強度の値がすべての点で同じままである電界です。非常に均一な場では、場の強さの値は変化しないため、磁力線は互いに平行で等距離になる傾向があります。 2枚の似通った導体板を置き、その間に電圧(電位差)を持たせて計算することができますが、あくまでも目安です。無限平面を仮定すると、電場の値は :

E=-V/d

電位差とも呼ばれる電圧は、電圧計を使用して簡単に測定できます。 2 つのプレート間の電位差は V=Ed です。ここで、Ed は電界強度にプレート距離を掛けたものです。

正に帯電した振り子が一様な電場の中に置かれているとします。弦の張力、重力、および電気力は、振り子に作用する場によるものです。電場は振り子に上向きの力を加えています。合力の重力 g' は g-qE/m に等しくなります。これは、g' が g (重力) より小さいことを意味します。 g が g' に等しくなり、g' の値が g の値よりも小さい場合、振り子の時間は減少します。

結論

この記事では、振り子、その種類、およびそのしくみについて説明します。また、振動の概念と振り子の振動のしくみについても説明します。振り子は、電場の電荷に応じて周期が増減する均一な電場で振動します。



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