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振り子はじゃまされると

1 はじめに

 振り子では、ある高さに持ち上げたおもりを離すと、位置エネルギーが減っていき、その分運動エネルギーが大きくなる。そして、最下点でのおもりの速さは最大となる。最下点を過ぎたおもりは、運動エネルギーが減っていき、位置エネルギーが大きくなる。そして、摩擦などがない時にはおもりを放した高さに達する。このように、物体のもつ力学的エネルギーは一定に保たれる。
 そこで、この振り子の運動をさまたげるような物体があったときの運動の様子について考えてみよう。

2 課題

  振り子の運動をじゃまするように、振り子のおもりの軌道上に棒(A,Bの高さ)を差し込む。すると、おもりはその後どんな運動をするだろうか

3 予想

 棒がAの位置の時

@ 角度が C=Dとなるまでふれる
A 初めのおもりの高さまでふれる
B Aの高さまでふれる

 棒がBの位置の時

@ 角度が E=Fとなるまでふれる
A 初めのおもりの高さまでふれる
B 勢いよくおもりが棒のまわりを回転するようにふれる

予想した理由を自分の言葉で表してみよう。
 
 ・振り子では、左右同じ角度にふれるから
 ・振り子では、同じ高さまでふれるから
 ・勢いよく棒にあたりエネルギーがあまっているから

4 準備

 棒 おもり ひも
支柱

5 方法

@ 支柱にひもを固定し、おもりを付ける。

A おもりを引き上げ、そっと放す。

B おもりの振れる様子を観察する。

6 結果

棒がAの位置の時 棒がBの位置の時


Aの位置まで上がる。 Aの位置まで上がる。


7 考察

・振り子では、おもりの軌道上に棒を入れても、はじめのおもりの高さまで振れる。

→おもりがもつ力学的エネルギーの量は、変化しない。おもりが止まった時には、位置エネルギーだけになるので、はじめにおもりを放した高さまでふれる


8 留意点

・ひもにたるみがあるとおもりがはずれることがあるので、たるみをなくす。
・持ち上げたおもりの高さがわかるように、高さの目印になるものの前で観察するとよい。



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