ほとんどの家庭で最も頻繁に見られるアイテムの 1 つは振り子です。掛け時計によく見られる部品です。この記事の目的は、このアイテムとその仕組みに関する情報を提供することです。
単純な振り子は、質量のない非伸縮性の糸によって剛体支持体から吊り下げられた重い点質量 (おもり) でできています。振り子は、ボブが一方の側に引っ張られてから離されると動き始め、ボブはその平均位置の両側に交互に動きます.
振り子は、定点から吊り下げられたおもりに他なりません。デバイスが簡単に前後にスイングできるように配置されています。単純な振り子のおもりは点質量と見なされます。さらに、それがぶら下がっている紐は非常に軽いか、質量がありません。
単振り子に関する用語
振動: 振動とは、振り子の完全な往復運動です。
期間: これは、1 回の振動が終了するのにかかる時間です。
振動の頻度: これは 1 秒あたりの振動数です。
振り子の有効長 :吊り下げ点から振動点（つまり、ボブの重心）までの距離です。
Simple の構築と動作
建設
単純な振り子は、強力なプラットフォームから糸で吊り下げられた小さな金属球または石の破片から作られています。ボブは、金属製のボールが取り付けられた振り子です。
作業中
振り子は、図 (a) の平均位置に示されています。振り子のおもりを少し振って離すと、振り子は前後に揺れ始めます［図（b）］。単純な振り子の前後の振動は、周期運動または振動運動の一例です。
振り子のおもりが平均位置 O から A、B に移動し、O に戻るとき、1 回の振動が完了したと見なされます。
ボブが一方の極端な位置 A から他方の極端な位置 B に移動し、次に A に戻ると、振り子は 1 回の振動を完了します。
単振り子の期間
通常、期間は振り子が 1 回の振動を終えるのにかかる時間です。
単純な振り子の振動は、振動が小さい場合、または振動の振幅が 2 つの長さの弦と比較して非常に小さい場合にのみ、単純な調和運動を表示できることに注意することが重要です。そのため、単純な振り子の運動は単純な調和運動と見なされます。小角近似を使用したモーション。
振り子は、ボブが特定の角度に移動すると周期的な動きを開始します。周期的な動きは、変位角の値が小さい場合のボブの角変位を伴う単純な調和運動です。
F=-mgsinθ
そして
a=-gsinθ
振動が小さいので小さいと考えてみましょう
したがって、
sinθ=θ=x/l
この値を a に入れると、
a=-gθ
a=-gx/l
a=−ω²/x
したがって、角周波数は =2Π/T
です。ω=√g/l
そして、私たちが知っているように
T=2π/ω
置換後、次のようになります:
T=2πlg
したがって、単純な振り子の時間の方程式に基づいて、時間は振り子の質量とは無関係であり、振動の小さな振幅の変化によって変化しないと推測できます。それは、弦の長さと加速率によって完全に決まります。このプロパティのため、一定の時間間隔を追跡するために一般的に使用されてきました。
簡単な振り子の応用
時計
振り子は、機械式時計で正確な時間を保つために使用されます。振り子の揺れの周期は、重力と振り子の長さによって決まります。
振り子のアームは、その上端で歯車システムに動力を供給する装置に接続されています。時計の針は歯車によって動かされます。摩擦により、振り子の運動がわずかに失われます。これは、巻き上げばねまたは重りによって修正されます。
破壊振り子
構造物を破壊するために使用されるレッキング ボールは、振り子運動のもう 1 つの例です。頑丈なケーブルの上で、熟練したクレーン オペレーターが、取り壊される建物に鉄球をぶつけます。アップスイングはエネルギーを蓄え、ボールが何かに当たったときに放出されます。
ボウリングボール
ボウリングのスイング アクションは、振り子の部分的なスイングがどのようにエネルギーを蓄えるかを示しています。バックスイングでは、腕とボールにエネルギーを蓄えます。これは、ボールの重量が重力に逆らって持ち上げられる効果です。
ボールを離すと、エネルギーが放出され、ボールはボーリング場に移動します。
弾道振り子
弾道振り子は、ロープで吊り下げられた大きな木のブロックで、警察署で長年使用されてきました。木材の質量は正確にわかっています。弾丸は、技術者によってブロックに発射されます。弾丸がその中に留まると、動き始めます。
弾丸の運動量とエネルギーは、後方へのスイングの最も遠い点で測定されます。弾丸の質量から、技術者は弾丸の速度を推定できます。
メトロノーム
機械式メトロノームは、振り子を振って音楽の時間を刻みます。上下にスライドする調節可能なボブを備えた頑丈なアームを備えています。
時計の振り子と比較すると、後ろに配置されています。ボブが最高点にあるとき、スイング期間は最も長くなります。
結論
この記事では、単純な振り子とその用途または応用について研究しています。単純な振り子は、長さ L のひもから吊り下げられた質量 m と支点 P で構成されています。振り子を最初の角度に移動して離すと、規則的なパターンで前後に揺れます。これが動作です。単純な振り子の原理
