【演習】固有振動と共振

物理基礎【波】第17講『固有振動と共振』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

固有振動と共振小さいころブランコで遊んだ経験は誰にでもあると思います。 ブランコを大きく漕ぐことはできても,速く漕ぐことはできません。物の揺れ方には決まったリズムがあるのです。...
Contents

問題

[Level.1]
4.0×102Hzの固有振動数をもつ物体がある。 この物体の振動の周期は何秒か。

[Level.2]
お寺にある巨大な釣り鐘を,道具を使わずに手だけで揺らしたい。 どのように力を加えるのが効果的か。 選択肢から1つ選べ。 また,この現象の名称を答えよ。
(ア)一方向に力を加え続ける
(イ)一度だけ大きな力を加える
(ウ)力を加えるのと力を抜くのを,一定周期で繰り返す

[Level.3]
以下の図のように横糸を張り,横糸に4つの振り子をつける。 一番左にある振り子Pを揺らしてしばらく経ったとき,残りの3つの振り子A,B,Cの様子とその原因として正しいものをそれぞれ選べ。 ただし,最初に揺らしたPの振れ幅はあまり大きくないとする。
<様子>
(ア)Aが揺れる
(イ)Bが揺れる
(ウ)Cが揺れる
<原因>
(a)Pに一番近いところにあるから
(b)Pから一番離れたところにあるから
(c)糸の長さが一番短いから
(d)糸の長さがPと同じだから
(e)糸の長さが一番長いから
(f)おもりの質量が一番小さいものが揺れるから
(g)おもりの質量がPと一番近いものが揺れるから
(h)おもりの質量が一番大きいものが揺れるから

この下に答えを載せていますが,まずは自力で考えてみましょう。


答え

[Level.1]
2.5×10-3s

[Level.2]
(ウ),共振

[Level.3]
(イ),(d)

(※ 解説は現在準備中。)