振り子の周回運動
振り子の周回運動を考えてみましょう(図1参照)。 糸の長さをL、重りの質量をM、
重力加速度をGとします。 振り子の回転速度Vは遠心力と重力や張力Tとの力の
つり合いから、以下の二つの関係式より求められます。
力のつり合い(中心方向): T SINθ=MV2 / L SINθ・・・・・(1)
力のつり合い(垂直方向): T COSθ=MG・・・・・(2)
(図1、振り子の周回運動)
まず、振り子の糸に働く張力Tは、式(2)をTについて解いて、
T=MG/ COSθ・・・・・(3)
式(3)の結果を式(1)に代入してVについて解くと、
V=(LG SIN2θ/ COSθ)1/2
となります。周回運動の周期は2πL SINθを上記のVで割れば計算できます。