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● 『ちょっとサイエンス』 2003/11/18
No.156
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● 発行者 Fujiken 不定期発行
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毎回、科学に関するテーマをとりあげて、雑学的な知識を送ります。
なるほど!と納得し、知ることの喜びを感じていただけたら幸いです。
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■今日のテーマ 「振り子の周期と長さの関係」
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今日は、めずらしく数式をあつかってちょっとした計算をしてみます。
「計算なんかいやだ!」という人は数式をとばして間の言葉と結論を読んで
いただければ結構です。
高校の物理に出てくる「振り子の周期と長さの関係」は
振り子の長さLm、周期T秒とすると
T=2πルート(L/g)gは重力加速度(9.8m/sの2乗)
この式は、物理が好きな方なら頭の片隅に残っていることと思います。
今日はこの式を変形して使いやすい式に直そうという試みをしてみます。
π=3.14
g=9.8を代入すると
T=2×3.14ルート(L/9.8)
T=6.28ルート(L/9.8)
両辺を2乗すると
Tの2乗=6.28の2乗×L/9.8
Tの2乗=39.4/9.8×L
Tの2乗=4L
L=1/4×(Tの2乗)
となるのです。
こんな簡単な式に変形できるのです。
この式にL=25センチ=1/4mを代入すると
T=1となります。
要するに、25センチの振り子の周期は約1秒なのです。
また、L=1mを代入すると
T=2となり、1mの振り子の周期は約2秒なのです。
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■ちょっとコメント■
振り子の周期はと聞かれたらT=2πルート(L/g)とすぐ答えられる位
この式は有名ですが、実際使うときは少し難しいですよね。
しかし、T=1/4×(Lの2乗)ならば、近似値ですが簡単に求められます。
こんな便利な式があるのを最近知りました。
数学の先生が「藤原先生、振り子の式が数学に載ってるのよ!」と言われて
見て知ったのです。
「理科と数学は関係が深い」ということを知った一つの例です。
おもわず簡単な振り子を作って理科の授業で生徒の前で実演しちゃいました。
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■「読者からのメール」より■
●「鈴木」さんより
いつも興味深く拝読させていただいております。
内容でどうしてもわからないところがありましたので質問
させていただきます。
> つまり1年につき0.0078日だけ多すぎることになるので、400年間に
> 0.0078×400=3.12日だけうるう年が多すぎることになってしまいます。
>
> そこで、400年に3回うるう年をやめることにすると、太陽の年周運動と
> よりよい一致を示すことになるので、現在の暦は、うるう年について次の
> ように定めています。
>
> 1,西暦年数が100の倍数以外の年は4の倍数の年をうるう年とする。
>
> 2,西暦年数が100の倍数の年は、400の倍数の年だけをうるう年と
> して、400の倍数でない年はうるう年にしない。
これでも0.12の誤差がでますよね。この誤差はどこで吸収して
いるのでしょう?
別件ですが下記の説明が理解できません。
> >イオンの状態では不安定ではないか
>
> という質問ですが、例えば、Cl−などは、Cl原子では
> 最外殻電子が7個あり、8個で安定な状態になり、不活性元素のArに
> なります。よって「マイナスイオン」というのは電気的には
Clに電子が1つ増えるとArになる???
(訳ないですよね?)
もう少し詳しく説明していただけないでしょうか?
→Fujikenより
グレゴリオ歴の400年に3回うるう年をやめても、0.12の誤差が
出来るという質問ですが、大学で「誤差論」を勉強しましたが、400年
における0.12日は誤差の範囲に入って無視できる物なのか、または、
4000年に1回うるう年をやめるのか、その辺ははっきりしません。
すみません。
もう一つ、Cl−は最外殻電子が8個になり、Arになるという記述は
明らかに間違いであり、電子状態はArの同じ状態になり安定している
ということです。ここに訂正し、お詫びいたします。
→鈴木さんより
考えてみれば0.12日といっても400年になんですよね。
1日に達するには4000年。
西暦2000年の今では、まだ誤差の範囲ですね。
何か考慮されてはいるのでしょうけど。
ありがとうございました。
これからもよろしくお願いいたします。
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