高校物理 要点・解法ノート
必須

鉛直ばね振り子

着眼点振動の中心は自然長ではなく、つりあいの位置(kx_0=mg)。周期は水平のときと同じ 2\pi\sqrt{m/k}。

例題
1
ばね定数 49\ \mathrm{N/m} のばねに質量 0.20\ \mathrm{kg} のおもりをつけ、ばねが自然長の位置で静かに放した。振幅と周期を求めよ。g=9.8\ \mathrm{m/s^2}、\pi=3.14 とする。
解答
つりあいの伸び x_0=\dfrac{0.20\times9.8}{49}=0.040\ \mathrm{m}。自然長(速さ0)は端なので振幅 0.040\ \mathrm{m}。
T=2\pi\sqrt{\dfrac{0.20}{49}}=6.28\times0.0639=0.401\cdots
振幅 4.0\ \mathrm{cm}、周期 0.40\ \mathrm{s}(最大の伸びは 2x_0=8.0\ \mathrm{cm})
注意振幅を「自然長からの最大の伸び」としない。振幅は中心(つりあいの位置)から端までの距離。

「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

高校物理ノートの項目一覧 ・ 着眼点まとめ ・ ノート全体を開く(「理解した」のチェックと進み具合はノートに保存されます)