振り子の単振動

教育用コンテンツをFlashで作成するにあたり、 Flash機能を有意義に利用できると思われた物理現象に関するコンテンツを作った。 その中で物理学の中でも基礎的な振り子の単振動を取り扱い、 振り子の簡単な物理現象を理解することを目的としたコンテンツ内容とした。

振り子の単振動の角速度$\omega$の厳密解は、図 4.1において以下の式で表される。[6]

図 4.1: 振り子の単振動の厳密解

$$\omega=\frac{\sqrt{2gl(\cos\theta - \cos\theta_0)}}{l}$$ (4.1)

ここで、$g$は重力加速度、$l$はおもりを吊るすものの長さ、$\theta_0$は運動開始点の角度、$\theta$は現在の角度である。 式(4.1)より、振り子の単振動には状況によって変わる速度があり、その速度変化には重力値とおもりを吊るす物質の長さのみが関わるということがわかる。 その2変数をインターフェース操作により個人で変えられるようにした。 ただし、重力や長さの変更というのはあくまで値そのものの違いによる運動の差違を見るものであるとし、 重力などを１つの空間内において瞬時に変えたときの変化の過程を見る等の状況は想定しないものとする。 また、このコンンテンツでの振り子の運動の開始については、常に一定の状況下で行われているものとする。