振り子
振り子
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/08/26 09:15 UTC 版)
 | この記事は検証可能な参考文献や出典が全く示されていないか、不十分です。 (2011年7月) |
v：速度ベクトル、a：加速度ベクトル、θ：振り子角度
振り子（ふりこ、英: pendulum）とは、空間固定点（支点）から吊るされ、重力の作用により、揺れを繰り返す物体である[1]。支点での摩擦や空気抵抗の無い、振り子にとって理想の環境では永久に揺れ続けることが可能。
時計や地震計、メトロノームや車体傾斜式車両などに用いられ、英語の pendulum(振り子) は ラテン語の「pendo」を語源に持つと考えられる。（『Lexicon Latino－japonicum』田中秀央）
振り子についての最初の研究記録はアリストテレス、ギリシャ人の哲学者による。さらに 17世紀、ガリレオにはじまる物理学者らよる観測の結果、等時性が発見され時計に使用されるようになった。
同じように等時性を示す装置として、ばね振り子やねじれ振り子などがある。
基本原理
振り子は、重りが左右いずれかの位置にあるとき位置エネルギーを持つ。重力により下に引かれると加速し運動エネルギーとなり、一番下で最高速になる。反対側に揺れるとき減速しつつ再度位置エネルギーとして蓄積され一旦停止する。以後これを繰り返す。
揺れの幅が小さい場合、振り子の揺れの周期は重さや振幅に関係なく一定である。周期は「等価振り子の長さ」（これは支点から重心までの距離とは必ずしも一致しない）にのみ影響される。これを振り子の等時性[2]という。
単振り子
伸び縮みしない軽い棒の一端を回転運動以外を固定し、他端に質点とみなせるほど小さくて重いおもりを取り付け、重力の作用でひとつの鉛直面内を振動するようにした振り子を、「単振り子」[1]と呼ぶ。（振り子が一鉛直面内ではなく球面上を動く場合は「球面振り子」という）。振幅が小さければおもりの運動は単振動とみなすことができ、周期 T は、
長さ 
θ0が増加するほど周期が長くなっている
等時性の破れを主眼に置き、式の近似を用いない解法を考える。以下では 物理振り子の周期T は次の式で表される[5]。ここでl は等価振り子の長さ、g は重力加速度である。 単振り子の等時性は先述の通り振幅が大きい場合に破れてしまう。そこで、振幅に依らず厳密に等しい時間で振動させるためには、おもりがどのような曲線に沿えばよいかを問う問題を等時曲線問題と呼ぶ。クリスティアーン・ホイヘンスによりこの問題の答えはサイクロイドであることが導かれた。おもりがサイクロイド曲線に沿うよう作られた振り子は「サイクロイド振り子」と称され、周期 T は振幅に依存することなく、正確に 
