簡単にできる工作と実験

共振振り子

≪今度は何？≫
連成振り子の時は自分の体のゆれと振り子を共振させていましたが、今回は振り子同士を共振させてやろうというのです。
≪用意するもの≫
・糸(長いもの1本、振り子を作るもの同じ長さで2本) ・おもり(五十円玉や五円玉)2個 ・スタンドのようなもの2つ(ブックエンドなど重たいもの、糸がくくりつけられるもの)
≪作り方≫
1.糸(たこ糸など)におもりの硬貨をくくりつける。 同じ長さの糸を用意して硬貨にくくりつけていきましょう。(長さは適当でいいですが、スタンドより短くしましょう。)
2.糸に振り子をつるす。 ある程度間隔をあけてやればOK！長さが同じになるように気をつけましょう。
3.糸を固定する スタンドに両端をくくりつけますが、ピーンと張るのではなく少したるませるのがコツです。
4.片方の振り子をゆらす。 さぁて、どうなるでしょう？だんだん隣の振り子もゆれてきていませんか？しかもはじめにゆれていたほうはだんだんゆれる幅が小さくなってきているのがわかりますか？
≪共振とエネルギーの交換≫
2つの振り子がかわりばんこに増幅(ゆれる幅が大きくなる)と減衰(小さくなる)を繰り返しているのを観察できましたか？始めにゆれていた振り子(A)のゆれ幅がだんだん小さくなってくると隣の振り子(B)がゆれ始めます。そして今度はBのゆれが小さくなり、Aのゆれが大きくなるのです。振り子は一本の糸でつながっていてその糸は振り子同士のエネルギーを前後に伝えていきます。Aがゆれて糸を引っ張り、B自身の振動数に等しい振動数の力が作用してBは共振によってゆれ始めます。そして次にAがBからの力に共振して振動し始めます。
エネルギーの立場から…Aがゆれているとき、糸を通してBに対して仕事を行います。Bは力学的エネルギーをもらっていきますが、Aは力学的エネルギーを失っていきます。絵のように力学的エネルギーがAからBへと流れていると考えることができます。振り子の立場が逆転するとエネルギーはBからAへ流れます。
≪参考文献≫
『ヴァンクリーヴ先生の不思議な科学実験室＜物理編＞』　J・P・ヴァンクリーヴ著　 【HPJ出版局】　1991年発行 『実験で楽しむ物理1　ひとりでに回る生卵』　ロバート・エーリック著　【丸善】　 平成7年9月27日発行 『初等物理学』　原島鮮著　【裳華房】　1996年2月10日発行

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