��������

理科で遊ぼう会

​

Ｙ字振り子で曲線を描こう

どうしてこんな曲線が描けるのかな？

振り子の学習

• はじめに
• 振り子について
• 学んだこと、発見したこと、知りたいこと
• Ｙ字振り子の実験
• 実験
• グループ発表
• まとめ

2

振り子（単振り子）について

• 一往復の時間は糸の長さで決まる
• 糸が長くなると一往復の時間も長くなる

​

• 一往復の時間に関係しないこと
• おもりの重さ
• 振り始める位置（振れ幅）

3

学んだ重要なことは？

振り子（単振り子）について

こんなこと気が付いてたかな？

​

• おもりの動きを上から見ると？
• おもりの速さが一番速いときは？

　　　　　　　　　　　一番下に来たとき

• おもりの位置は振り始める位置と比べて？

　　　　　　　　　　　下にある

​

• 振れ幅は時間が経つと？

　　　　　　　　　　　振れ幅は減る

4

直線

5

確かめよう振り子の動き

6

細かく見ると（ストロボ）

振り子（単振り子）について

• 振り子を使った道具、機械

　どんなものがあるかな？

​

• ふりこ（柱）時計
• メトロノーム
• ブランコ

7

宇宙で振らせてみるとどうなる？

• 若田さんのビデオ

​

8

振り子のポイント

• 糸につるしたおもりが１往復する時間は、おもりの重さなどによっては変わらないが、糸の長さによって変わる

​

9

どんな風に変わるのだろうか？　　　　　　　

糸の長さ　　　　　　短い　　　　　　　長い

１往復する時間　　　

短い　　　　　　　長い

一定の時間内に振れる回数

多い　　　　　　　少ない

Y字振り子

• Y字振り子ってどんな物？
• どんなこと出来るかな？

​

​

10

曲線が描けます

Y字振り子

• Y字振り子の解説　実験装置を使った説明

11

Y字振り子

• おもりのきせきの例

​

• 教室の中央に集まり

　分かり易いＹ字振り子

　を使って曲線を描こう

12

左のような曲線を描きました

左上を始点にして

左下まで行き、又左上まで往復する間に、

横方向に何回往復しているだろう？

縦方向は何回？

実は、縦方向に３回、横方向に４回

Y字振り子

• 二つの振り子の長さ

　に下のような関係が

　あります

​

​

13

b = a

x

(

)

---

9

16

= a

x

(

)

----

3x3

4x4

= a

X 0.5625

Y字振り子

• 実験の進め方

​

• Y字振り子を動かして振り子の動きを観察

​

• 砂を使って動きを記録する

１）共通課題　ハート形を描いてみよう

２）自由課題　自分たちでどんな曲線を描き

　　たいか決めて描いてみよう

​

14

Y字振り子（共通課題）ハート形

15

aとbを決め、

装置をセットしよう;　配布資料

b = a

x

0.56

Y字振り子（自由課題）

配布資料の２ページ目以降を参考にして、その曲線から選んでもよいし、自分たちで独自の曲線を決めてもよい。

自由課題　

17

　配布資料２ページ目に

下の３例が載っています

（Ａ）

（Ｂ）

（Ｃ）

横に何回、縦に何回か例Ａで�検証しよう

18

横に

？回

縦に

？回

５回

３回

自由課題

a、bの長さを決めたら、共通課題でやったように、Ｙ字振り子の糸の長さを調整しよう。

さあ開始！

​

​

19

自分たちでどんな曲線を描きたいか相談して、

a、bの長さを決めよう

各班、結果を発表しよう

• 共通課題はどうでしたか？

​

• 自由課題ではどう考えて、描きましたか？
• 結果はどうだった？

20

まとめ

• 振り子（単振り子）の復習
• 一往復する時間　～　糸の長さ
• どうして動くのか？
• 重力が関係しているようだ
• 詳しいことは、高校や大学の物理で学ぶ
• Ｙ字振り子
• たて方向と横方向で糸の長さがちがう振り子
• ななめの方向から振ると曲線をえがく

21

まとめ

• 一言
• 先生から
• 講師から

22

例：横７回

23

縦３回　　　縦４回

例：横７回

24

縦５回　　　縦６回

End of Presentation

25

26

Backup

振り子（単振り子）の復習

• わかっていること

​

• 発見したこと

​

• 知りたいこと

27

振り子（単振り子）の観察

もう少し観察してみよう

• 単振り子の動き（動画）
• 単振り子の動き（ストロボ）

​

• 宇宙飛行士の若田さんと学ぶおもしろ宇宙実験
• 第１０回　振り子の動きはどう変わる？
• https://natgeo.nikkeibp.co.jp/nng/article/20140306/386636/

​

​

28

一往復する時間と糸の長さ

• 一往復する時間が１秒の振り子の糸の長さは？

​

29

一往復する時間と糸の長さ

• 一往復する時間が１秒の振り子の糸の長さは？

​

30

一往復する時間と糸の長さ

• 一往復する時間が１秒の振り子の糸の長さは？

​

31

一往復する時間と糸の長さ

• 一往復する時間が１秒の振り子の糸の長さは？

​

32

単振子　～少し難しい話～

33

T　 周期

π　円周率 (3.1415・・)

l　　糸の長さ

g　　重力加速度

　　　　　 (9.80665 m/秒²)

振幅が小さい時

糸

誤差について

振幅の影響

• 振り子が単振動する単振り子となるのは、先の重力と糸の張力の接線方向の合力Ｆの水平 成分ＦcosθがＦとほとんど変わらない範囲（接線方向と水平方向が平行に近いと捉えられる範囲）である。これは、cosθ≒１と見なせる、θが ５～10°以下の範囲であり、これより角度が大きいと周期は長くなる。エの実験で、１往復の時間が振幅によって変化したのは、角度が大きすぎたことによるもので、計測の誤差ではない。

34

誤差について

デジタル機器の扱い

• デジタル式のストップウオッチを使って計測すると100分の１秒まで表示される。しかし、実際に計測してみると、同じ条件の実験にもかかわらず計測値は同 じにはならない。これは、人間が計測することなどが原因のさまざまな誤差が入ってくるためである。表示通り記録させるよりも四捨五入して記録させる指導を する必要がある。グラフを描いてみると、どれほどの違いを意識しないといけないのかがはっきり分かる。同じように、平均値を求めるのに電卓を使用する場合 があるが、電卓の８ケタなり12ケタの表示をそのまま記録することは意味がない。

35

誤差について

摩擦や空気抵抗の影響

• 摩擦や空気抵抗があると周期に影響があるように思われがちであるが、理論上、摩擦や空気抵抗は周期には影響しない。たしかに摩擦や空気抵抗があると、振り子が戻るのを妨げることになるが、それは周期にではなく、振幅に影響してくる。すなわち、同じ位置まで戻れなくなるのである。摩擦などによって運動が妨げられるが、動く距離も短くなるので、時間には影響しないのである。これは「減衰振動」と言われ、実際の振動はほとんどが減衰振動である。

36

37

変更履歴

38

理科教室：振り子

• はじめに
• 振り子（単振り子）について
• 学んだこと、発見したこと、知りたいこと

　発表しよう

• Ｙ字振り子の実験
• 実験
• グループ発表
• まとめ

39

理科教室：振り子

• はじめに
• 講師の紹介と講座の進め方
• 振り子（単振り子）の復習
• 知っていること、発見したこと、知りたいこと
• Ｙ字振り子の実験をしよう
• 実験
• グループ発表
• まとめ

40