フックの法則と単振動 B-07

フックの法則と単振動B-07 5021 山田圭一 L 5022 初田剛 D 4021 川崎弘朝 5015 勝田元昭 5016 坂下雄一 5017 池本哲史 P 5020 日高直哉 A

目的（１）ばねの伸びと伸ばす力からフックの法則を確かめ、　　　ばね定数を求める。（２）単振動を検証し、振動周期を求める。（３）力学的エネルギー保存則を検証する。本実験を通し、力学的なものの見方、解の求め方を学び、物理的な思考法を身につける。

フックの法則 ・伸び 1 (m) あたりK (N) の力を要する　　　バネの定数はK (N/m) である。・このバネがX (ｍ)伸びているとき、バネは錘から大きさK X (N) 　　　の力で引かれている。・その反作用として、錘はバネからK X (N) の力で引かれる。 F ＝- K X

実験器具 • 鉄製スタンド • １ｍ物差し • ストップウォッチ • Ｃ型クランプ • 軽いつるまきばね　（伸び約 250 mm / kg，最大荷重 2 kg) • おもり（約0.2 kg）×7個 • おもり（約0.5 kg ）×2個

外力と伸びの関係 実験1 2.約0.2 kgの錘を1個つるした状態で　高さを測った。 1.何もつるさない状態で高さを測った。 3.同様に2個、3個・・・と量っていき、 7個まで量った。 4.表1、図1をまとめ、バネ定数を求めた。

力Ｆ（Ｎ） ばねの伸びＸ（ｍ）結果1 表１　測定結果図１　ばねの伸びとおもりに働く力の関係

実験2 振動周期と力学的エネルギー保存則振動周期力学的エネルギー保存則

結果2 ばね定数の平均値は36.69 表２　単振動の周期単振動の周期より 1個のとき周期は T=0.729となり、 2個のとき周期はT=1.015となった。＊誤差は1個のとき0.008(s) 2個のとき0.002なので ±0.01(s)以内の誤差により　実験は正しく行われた。

結果2 m = 0.5035 (kg) X1 = 0.010 (m) g = 9.8 (m/s2) X2 = 0.245 (m) X3 =h = 0.235 (m) ½K (X22－X12) = mgh　より (左辺) → ½ ×36.69{(0.245)2－(0.010)2} = 1.099(N) (右辺) → mgh = 0.5035×9.8×0.235 = 1.160(N) ＊誤差は0.061(N)なので±0.1(N)以内の誤差により実験は正しく行われた。

フックの法則と 単振動 B-07