良問 力学43：くぎにかかる振り子と糸のたるみ

このシミュレーションについて

水平の位置から放した振り子が真下でくぎにかかり、円運動の半径が変わる。点Bの前後での張力の変化と、くぎの上方で糸がたるんで斜めに飛び出す様子を、張力と速さのグラフで確かめる。

動かせる条件

糸の長さ l ／ 質点の質量 m ／ Aでの下向きの初速 u ／ 再生速度 ／ 答え合わせ

やってみよう・ポイント

• ポイント：点Bの前後で速さは変わらないが、円運動の半径が変わる。半径方向の力のつり合い（遠心力）で張力を考える。糸がゆるむのは張力が0になる点で、そこから先は斜め上向きの放物運動。
• やってみよう：①張力のグラフで、点Bの前後の値の変化を読む。②Aでの初速 u を少しずつ上げ、糸がゆるまず点Oまで届く最小の u を探す（答え合わせの値と比べる）。③糸の長さを変えても、張力の値（mg を単位とする）がどうなるかを確かめる。

使い方

• スライダーで条件を変えると、結果がどう変わるか確かめられます。
• 「一時停止」「リセット」「速さ」で、動きを止めたり、ゆっくり見たりできます。
• 図の上をクリック・ドラッグできるものは、点を選んだり、物体を動かして初期条件を決められます。
• 右の欄の数値（理論値・実測値）やグラフで、予想と結果を照らし合わせてください。
• 「全画面」で、教室のスクリーンに大きく映せます。

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