T = 2π √( m / k )
ばね振り子(質量 m のおもりをばね定数 k のばねにつけた単振動)の周期は、振幅によらず次の式で決まります。
T = 2π √( m / k )
関連する量:
重力加速度 g は周期に影響しません(鉛直ばね振り子でも T は m と k だけで決まります)。
例:m = 1 kg、k = 100 N/m のとき T = 2π√(1/100) = 2π×0.1 ≈ 0.628 s、f ≈ 1.592 Hz。値を入力すると即時に計算します。
おもりの質量とばね定数を入力すると、ばね振り子が1往復するのにかかる時間(周期)を計算します。1秒あたりの振動回数である振動数も合わせて確認でき、物理の授業や実験レポートの検算にそのまま使えます。
ばね振り子の周期は次の式で求まります。
T = 2π√(m ÷ k)
Tは周期(秒)、mは質量(kg)、kはばね定数(N/m)、πは円周率(約3.14)です。質量が大きいほど周期は長く(ゆっくり振動)、ばね定数が大きいほど周期は短く(速く振動)なります。たとえば質量0.5kg、ばね定数20N/mのとき、T = 2π√(0.5 ÷ 20) = 2π√0.025 ≈ 0.99秒となり、約1秒で1往復します。
Q. 周期は振幅(振れ幅)で変わりますか?
A. 変わりません。ばね振り子の周期は質量とばね定数だけで決まり、振れ幅が大きくても小さくても同じです。これを等時性といいます。
Q. 重力やばねを縦にするか横にするかは関係しますか?
A. 周期そのものには影響しません。縦でも横でも周期は T = 2π√(m÷k) で同じです。縦の場合は重力によってつり合いの位置が下にずれるだけです。
Q. ばね定数N/mが分からないときは?
A. おもりを吊るしてばねがどれだけ伸びたかを測れば求まります。ばね定数 k = 力(N)÷ 伸び(m)です。1kgのおもりにかかる重力は約9.8Nです。