高校物理 要点・解法ノート
差がつく

加速する箱の中の振り子(見かけの重力)

着眼点慣性力を重力に合わせた「見かけの重力加速度 g'」で g を置きかえる。

上向きに加速度 a: g'=g+a。下向きに a: g'=g-a。水平に a: g'=\sqrt{g^2+a^2}(傾いた向きに)。

T=2\pi\sqrt{\frac L{g'}}
例題
1
上向きに 2.2\ \mathrm{m/s^2} で加速しているエレベーター内で、長さ 1.0\ \mathrm{m} の単振り子の周期を求めよ。g=9.8\ \mathrm{m/s^2}、\pi=3.14 とする。
解答
g'=9.8+2.2=12\ \mathrm{m/s^2}。T=6.28\times\sqrt{\dfrac{1.0}{12}}=6.28\times0.289=1.81\cdots
1.8\ \mathrm{s}(静止時の 2.0\ \mathrm{s} より短い)
注意ばね振り子の周期 2\pi\sqrt{m/k} は g を含まないので、エレベーターが加速しても変わらない(つりあいの位置がずれるだけ)。

「単振動」の項目

  1. 変位・速度・加速度の式必須
  2. 等速円運動との対応(時間を求める)必須
  3. 単振動になる条件と周期の公式必須
  4. 水平ばね振り子必須
  5. 鉛直ばね振り子必須
  6. 単振り子必須
  7. 単振動のエネルギー必須
  8. 加速する箱の中の振り子(見かけの重力)差がつく
  9. 2本のばねではさむ・浮きの振動(K を読み取る)差がつく
  10. 放し方で式の形を決める(sin か cos か)差がつく
  11. 途中で振動が切り替わる(釘にかかる振り子)差がつく
  12. 減衰振動と強制振動不要

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