八千代松陰高等学校

AEMコースの希望者で、国際物理オリンピックにつながる国内大会「物理チャレンジ」に挑戦しています！

第1チャレンジの実験課題は「振れ角を大きくした場合、振り子の周期にどのような変化が見られるか？」です。

これについて実験をし、レポートにまとめて提出します。

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[解説]

振り子を振った際の往復にかかる時間(振り子の周期)は振り子の長さが同じであれば、振れ幅に依らず、また、つるしたおもりの質量に依らず一定になります。これは「振り子の等時性」として広く知られています。しかし、振り子の等時性は振れ幅が小さい場合の近似則で、実際は振れ角が大きくなるにつれ周期は長くなります。これについて定量的に調べるのが今回のテーマです。

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実際の実験では「周期を測定する際の測定誤差」、「振れの回数が増えるにしたがい、空気抵抗や支点での摩擦によって振れ角が減少してしまう」など様々な要因で周期の精密な測定に支障が出ます。

生徒は「正確に周期を測定するにはどうしたら良いか？」、「振れ角の減衰を抑えるためにはどのように実験したら良いのか？」など、測定の仕方や実験装置自体の改良についても考えながら取り組みました。

また、実験の仕方だけでなく、測定データを分析する方法や、レポートの書き方についても学ぶ機会となりました。