バネ振り子の共振

振動のお引っ越し(No.196)

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振動のお引っ越し 振動のお引っ越し

実験監修:東海大学教育開発研究所所長 滝川洋二 
※監修者の役職は掲載当時のものです。
企画制作: 日本ガイシ株式会社

実験の説明

なんでだろう?

2つのバネA・Bにオモリをつけて、横に張った糸からぶら下げます。バネAを引っぱって振動させると、静止していたバネBが徐々に振動しはじめ、入れ替わるようにAの振動が小さくなっていきます。Bの振動が最も大きくなるとき、ついにAが一瞬止まります。その後Aが再び振動しはじめ、今度はBの振動が小さくなっていきます。両方の振動が止まるまでこの動きは繰り返されるので、まるで、2つのバネの間を振動が引っ越ししているように見えます。

そうなんだ!

実際に、2つのバネの間で振動が行き来しています。バネをつるした横糸を通して、振動(運動エネルギー)が移動しているのです。バネにオモリをつけたバネ振り子は、それぞれに決まった周期で振動(固有振動)します。その周期と同じタイミングで外部から力(この場合、一方の振り子の振動)が加えられると、振れ幅がどんどん大きくなります。これを共振といいます。同じ周期で振動する2つのバネ振り子は、お互いに共振を起こし合って、運動エネルギーを規則正しくやりとりします。バネ振り子のひとつを糸で作った普通の振り子に置き換えても、同じように運動エネルギーの移動が起こります。振動の種類が異なっても、固有振動の周期が同じなら共振を起こすからです。

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