波の研究、つまり波の研究に興味のある物理学の分野では、振動を扱う単振動運動 (MHS) が知られています。私たちは、MHS を物理学に大きな関連性を持つ共通の振動運動として定義します。これは、点の周りで対称的な変位が発生する周期的な動きです。
理想的なワイヤーの先端に振動を行う物体を取り付けたシステムを単純振り子と呼びます。ねじの長さと比較する場合、本体の寸法は無視されます。上の図には単純な振り子があります。
比較的小さな振動振幅で振動する振り子の動きは、単振動と言えます。復元力は、重量の力の移動方向の成分であり、次の値になります。
F=mgsinθ
角度 θ が非常に小さい場合、振り子の動きは実質的に水平になり、 sin θ ≈ θの値になります。復元力は実質的に水平方向であり、次のように近似できます。
F x =mgsinθ
平衡位置からの変位x は次のように書くことができます。
x=L.sinθ
ここで、 L は振り子ストリングの長さです。 Fコンポーネントは次のとおりです。
または
Fx =-kx
したがって、長さLの振り子の場合、定数kは次のようになります。
k=mg/L
調和運動の周期方程式を使用すると、振り子の周期は次のようになります。
振り子の周期はその長さと重力による加速度のみに依存することに注意してください。角度 θ が 5° 未満である限り、振幅には依存しません。