良問 力学50：浮かぶ円柱の単振動

このシミュレーションについて

液体に浮かぶ円柱に、同じ質量の小球が弾性衝突する。衝突後の円柱の動きを、浮力と重力の合力に注目して調べ、静止時の深さ・最大の深さ・上端に達する時刻を読み取る

動かせる条件

円柱の密度 ρ₀ ／ 液体の密度 ρ ／ 円柱の長さ l ／ 底面積 S ／ 小球の速さ v₀ ／ 答え合わせ

やってみよう・ポイント

• ポイント：静止時は浮力と重力がつり合う。静止位置から x だけ沈んだときの合力が、どんな形の式になるかに注目する。同じ質量の物体どうしの弾性衝突では、速さがどうなるかも考える。
• やってみよう：①S を変えると、d・振幅・周期が変わるか確かめる。②v₀ を大きくすると上面が液面下に沈む、または底面が液面から出てしまう。表示される警告の意味を考える。③最大の深さと、右のグラフの点線（T/4・T/2・3T/4）の時刻を対応させる。

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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