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)
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)。