振り子の楕円振動
実験番号：UE1050121
振り子を適切に吊り下げた場合，振り子を小さく揺らした後のおもりの運動は，初期条件に依存する形の楕円軌道を描きます。この軌道を互いに直行する2つの振動成分に分解すると，それらの間には位相差が生じています。本実験では，互いに直行する向きに設置された，二台の力学センサーを使って，これらの振動を測定することにより，2つの振動成分間の位相差と楕円軌道の関係を調べます。
実験の手順
様々な初期条件での，振り子の楕円振動を，互いに直行する２つの成分に分解して，それぞれをグラフに描く。
実験の手順
様々な初期条件での，振り子の楕円振動を，互いに直行する２つの成分に分解して，それぞれをグラフに描く。
実験に必要な機器
- U61023-115：SWセンサーセット ×1
- U61025：SW吊下げ振り子セット ×1
- U61022：SWスタンドセット ×1
- U11830：USBオシロスコープ2x25MHz ×1
- Windows PC ×1（別途ご用意ください）
実験解説書
基本原理
振り子を適切に吊り下げた場合，振り子を小さく揺らした後のおもりの運動は，初期条件に依存する形の楕円軌道を描きます。この軌道を互いに直行する２つの振動成分に分解すると，それらの間には位相差が生じています。
本実験では互いに直行する向きに設置された二台の力学センサーを使って，これらの振動を測定することにより，２つの振動成分間の位相差と楕円軌道の関係を調べます。その後に，各振動成分の振幅と両者の位相差が評価されます。両者の位相のずれは，デュアル・チャンネル型のオシロスコープの画面に，２つの振動を表示することにより確認されます。
- 本実験は，3つの例を通じて学びます。
- a） 振り子が，2つの力学センサーを二等分する線上を振動する場合，2つの振動成分間の位相差はφ=0となる。
- b） 振り子が，2つの力学センサーを二等分する線と直交する線上を振動する場合，2つの振動成分間の位相差はφ=πとなる。
- c） 振り子のおもりが回転運動をする場合，２つの振動成分間の位相差はφ=π/2となる。
評価
振り子の振動の観察結果は，ストレージオシロスコープにデータとして蓄えられ，画面上に固定表示されます。これにより，2つの成分の振幅と位相差が評価できます。
参考資料
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図１：センサーS1とS2の配置と，測定対象の振り子の振動方向
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図２：２つの力学センサーを二等分する線上を振動する振り 子の振動成分
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図３：２つの力学センサーを二等分する線と直交する線上を 振動する振り子の振動成分
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図４：円軌道を描く振り子の振動成分
