高校物理 要点・解法ノート
差がつく

途中で振動が切り替わる(釘にかかる振り子)

着眼点半周期ごとに別の単振動になるなら、それぞれの半周期を足す。

例題
1
長さ 1.0\ \mathrm{m} の単振り子の支点の真下 0.75\ \mathrm{m} の位置に釘があり、おもりが最下点を通って片側に振れるときは糸が釘にかかる。この振り子の周期を求めよ。振れ幅は小さく、g=9.8\ \mathrm{m/s^2}、\pi=3.14 とする。
解答
釘のない側: 長さ 1.0\ \mathrm{m} の半周期 \pi\sqrt{\dfrac{1.0}{9.8}}。釘のある側: 長さ 0.25\ \mathrm{m} の半周期 \pi\sqrt{\dfrac{0.25}{9.8}}=\dfrac12\pi\sqrt{\dfrac{1.0}{9.8}}。
合計 1.5\pi\sqrt{\dfrac{1.0}{9.8}}=1.5\times3.14\times0.319=1.50\cdots
1.5\ \mathrm{s}
ポイントばねから離れる・ばねに当たる問題も同じ考え方。単振動の区間と等速直線運動の区間に分けて時間を足す。

「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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