ブックタイトルEDUCATION500

概要

EDUCATION500

5物振動実験ねじりばねで2個の振子を連結した連成振動が理解しやすい実験器です。連成振動実験器Coupled Oscillations Experiment京都大学大学院人間・環境学研究科名誉教授際本泰士先生ご指導特許登録済み力運動圧力理Cat.No.形名価格123-200 PT-75\140,000（\151,200）●●2個の剛体振子の間をねじりばねの軸で接続したシンプルな構成です。●ねじりばねの●軸受けは摩擦が少なく振子の減衰を抑えています。●●振子の振幅スケールを備えています。●●振子の軸は低慣性モーメントと強度を考慮し，薄肉ステンレス鋼管を使用。●●分解組立て，おもりの位置の変更が簡単にできる構造にしてあります。●●際本先生による解説書「実験で学ぶ振動の物理」を付属しています。波音熱光光源振子支点と軸受け振子おもりと振幅スケール■実験項目●●1個の振動子の運動●●回転軸のずれ弾性率の測定●●2個の振子の結合とエネルギーの移動（共鳴の実験）●●2個の振子の基準振動振子長さ631mm（支点/先端間）おもり350g（鉄製/位置可変）×2個振子間距離最大632mm丸鋼線φ2mmねじり軸丸りん青銅線φ2mm帯ばね断面0.5×4.5mm振幅スケール2個大きさW750×D200×H690mm重さ約8kg回折・干渉補充部品190887ねじり軸3種組\8,000（\8,640）分光放電実験で学ぶ振動の物理際本泰士静電気磁気電源装置電流抵抗・回路電磁誘導電子エネルギー超伝導放射線2個の振子の結合とエネルギーの移動振動子が単独の場合に示す振動数を固有振動数と呼ぶ。2つの振動子が弱く相互作用をする場合に，それぞれの振動が固有の運動状態からどのように変わるかを実験で見てみよう。共通の回転軸に2つの振動子を固定して，それぞれの振れ角を違わせると，両者は共通の軸におかれた支点の間のねじれによってトルクを及ぼしあい，単独の場合とは異なって，振幅が時間的に変動する。これは2つの振子の間でエネルギーの交換が起こっていることを意味する。共鳴の実験厚さ16mmのおもりを2つ回転軸に固定する。軸の両端は自由状態にしておく。片方の振子をAとする。振子Aの長さをy A＝45cm，軸方向の位置を端からz A＝10cmに設定する。もう一方の振子をBとして，その長さy Bと位置z Bを変えて2つの振子の結合を調べる。初期振幅はx A＝5cm，x B＝0とする。振子AとBの間隔をΔz＝zB-zA＝40cmに固定して，Bの長さy Bを0.30mから0.60mまで小刻みに変える。初期条件は，Aの振幅をx A（0）＝5cm，Bの振幅をx B（0）＝0cmとして静止状態から振動状態に入る。各y Bについて，振幅がゼロの状態から始めたBの振幅は増加と減少をくり返す。これに呼応してAの振幅は減少と増大を示す。この過程において，振動子Bの振幅の最大値x Bmaxと振動子Aの振幅の最小値x Aminを読み取ろう。y Bは固有振動数f Bと関係づけることができるから，f Bを横軸にとって，x Bmaxとx Aminを縦軸に記入して，観測結果をグラフに表してみよう。さらに振幅が最小になる過程を数回分見てそれに要する時間を計測し，振幅振動の周期T A-Bを評価しよう。y Bを2cm刻みで変えて実験した場合の結果の1例を図1に示す。縦軸にはx Bmaxとx Aminが示されている。Bの固有振動数がAの固有振動数0.748Hzに一致したとき，x Aminは最小値となりエネルギーが100%移行することを確認できる。これが共鳴と呼ばれる現象である。0.748Hzから両側に離れて固有振動数に差がある領域では，x Aminは0.748Hzに対する値よりも増加しており，x Bmaxは減少している。したがって，エネルギーの移行は部分的であることが明らかであろう。振幅振動のf A-Bはここで測定した周期T A-Bの逆数である。これを図1と同様に振動子Bの固有振動数とf Bの関数としてグラフに示したのが図2である。共鳴の近くでf A-Bが最小値になることは，「うなり」の現象との類推で予想される。しかし実験データをよく見ると，f A-Bの最小値はf B＜f Aに少しずれていると認められる。Aの最小振幅/cm，Bの最大振幅/cm振幅振動の周波数/ Hz65432100.60.70.80.9振子Bの振動数/ Hz0.20.1（図1）連成2振子の振幅振動f A(45cm)/Hz=0.748（図2）連成2振子の振幅振動周波数f A(45cm)/Hz=0.748B最大振幅A最小振幅実線は理論値実線は理論値00.60.70.80.9振子Bの振動数/ Hz付属の解説書「実験で学ぶ振動の物理」から抜粋390製品の改良のため，予告なく仕様や外観を変更する場合もありますので，ご了承ください。商品によっては送料や据付費用が必要となる場合もございます。（）内に記載された金額は税込価格（消費税率8％）です。