
写真はふり子長さと周期の関係のグラフをそれぞれ選ぶ問題ですが、(1)の答えがイ (2)の答えがエになるそうです。
振り子の長さが長くなれば周期は長くなり、振り子の長さが4倍9倍16倍25倍になると周期も2倍3倍4倍5倍になるそうですが、
(1)縦軸:秒×秒 横軸:振り子の長さ 周期を2乗すると、振り子の長さも比例して増えていく比例関係という解釈で合っているでしょうか?
(2)振り子の長さが長いほど周期は増えていくのは理解できますが、なぜ直線ではなく曲線なのでしょうか?振り子の長さが4倍9倍になれば周期も2倍3倍と増えていくのでグラフが直線で「右上に上がっていく」と思ったのですが、なぜ曲線なのでしょうか?

No.3
- 回答日時:
高校物理では、単振り子の周期は
T = 2π√(L/g)
で暗記するようになっているようです。
これは
L = g[T/(2π)]^2
ということですから、
(1) 問題の設定とは逆ですが、
縦軸を y = L(振り子の長さ)
横軸を
x = T^2 (周期の2乗、周期 × 周期)
とすれば
y = kx ①
(k = g/(2π)^2:定数)
となります。
これは「一次関数」ということです。
問題の設定では、縦軸と横軸が逆になりますが、その関係が「一次関数」であることは変わりません。
なので、グラフでいえば「直線」ですから「イ」。
(2) これも、問題の設定とは逆に
縦軸を y = L(振り子の長さ)
横軸を
x = T (周期)
として考えてみましょう。
y = kx^2 ②
(k = g/(2π)^2:定数)
となります。
これは「二次関数」ということです。グラフでいえば「二次曲線、放物線」です。
問題の設定では、縦軸と横軸が逆になりますが、その関係が「二次曲線、放物線」であることは変わりません。
ただし、②の放物線が「下に凸、上に開く」であるのに対して、縦軸と横軸を逆にしているので「左に凸、右に開く」放物線になります。
グラフでいえば「エ」です。
>振り子の長さが4倍9倍になれば周期も2倍3倍と増えていく
それは「振り子の長さは、周期の2乗」ということですよね。
定数を k として
振り子の長さ = k・(周期)^2
ということ。
これがどうして「直線になる」とお考えですか?
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