物理(力・運動)

台車上の振り子実験器  東京大学2018年入試問題

『 東京大学2018年前期 物理入試問題 第1問Ⅰ』をもとに開発した振り子の実験装置です。
摩擦の少ない台車の上で振り子を振らせたときの運動を考えましょう。

※本装置での測定には、スマートカートまたは力学台車(大形)、ガイドトラック、レベル調節ネジセット(4個組)、ラバーエンドストッパーが必要です。

スマートカートと組み合わせて実験

スマートカートなどの力学台車に取り付けます。静止した台車の上で振子を振らせると台車も左右に往復運動をします。
※スマートカートは別売です。

スマートカートを使用すればセンサで台車の周期を測れます。動画解析しやすいように背面の板は白色になっています。
(無料の動画解析アプリ・実験書・解説書は実験例のリンクへ)

糸の長さ調整が簡単

振り子がまっすぐ振れるように糸はV字で取り付けます。糸の長さも、吊り糸止めの溝に糸を巻き付けるだけで簡単に変更できます。

振り子の角度がわかる

10度刻みの角度目盛シールが貼ってあるので、振り子の角度がわかりやすくなっています。

仕様

Cat.No. 121-376
形名 TP-40
大きさ・重さ 本体 W139×D72×H310.8 mm 約467g
直径約41.3 mm(1" 5/8) 約290 g
材質 本体 アクリル樹脂
鋼球
付属品 台車固定ネジ×2
価格 ¥40,000(税込¥44,000)

実験例

球の質量m,力学台車+台車の振り子実験器の質量M,振り子の長さLを測ります。ガイドトラックの水平をとり,傾きが無いように気を付けます。全体が映るように正面にカメラ等を設置し動画を撮影します。
振り子を振らせたとき,台車がその場で左右に往復運動するように何度も振らせて調整してください。

無料の動画解析アプリTracking Analysis for Physicsを使用して台車がその場で往復運動したときの振り子の吊元「点P」と「球の中心」の動きを解析し,全体の運動および糸上に発生する不動点の位置を求めます。

台車にスマートカートを使用すれば台車の周期を測定できます。
糸の長さを変えたり,振り子の振り幅を変えたりするとどうなるのでしょうか?


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