ある数学愛好者のひとり言

数学好きな私がひとり言をつぶやきます。

単振り子の周期 ~近似式としてのガリレオの公式の導出

2023-10-02 00:00:09 | 数学・数学教育

2023年10月2日(月)

 

 本ブログは、いつ頃か不明であるが、閉鎖した「身勝手な主張」のなかで一度とりあげたものの再掲載である。

そのために、本文中に振れ幅θを入れた周期を求める公式について、

 「また、私も導き方を知らないが、実際の式は次のようになる。」

との記述がある。現在はその導出方法をブログ

   単振り子の周期を求める公式 ~第一種楕円積分の応用 (2023年9月28日)

に記述してあるので、そちらを参考にしてほしい。

 

 単振り子の周期を求めるガリレオの公式

   T=2π√(l/g)        T  周期  l ひもの長さ  g 重力加速度

をできるだけ簡単な力学の法則(ニュートンの運動方程式)を用いて導いたものである。ポイントは

   θ≒0 ⇒ sin θ≒θ

と言うところである。これは、数学Ⅲで習う極限値

   sin θ/θ→1  (θ→0のとき)

からも理解できると思う。このことからも、ガリレオの公式は振れ幅が0に近い場合を想定している。振れ幅が

大きくなると、周期が大きくなる。ガリレオの公式は、振れ幅θを考慮した公式のよい近似式と言えよう。

 

コメント
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