
(https://www.dnc.ac.jp/albums/abm.php?d=771&f=abm00005964.pdf&n=2025_op_39_butsuri.pdf)
そうです。
周期とはなにか?を理解していれば、
あとは問題文から解ける問題。
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【問題文の情報】
小球が最下点にあるとき糸がレーザー光をさえぎり、電圧が下がる。
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つまり、ご認識の通りですが、
電圧が下がったタイミング=小球が最下点のタイミング。
ね?
だから、あとは、
どこからどこまでが「1周期」とされるのか
を知っていれば。
1周期の定義、を知っていれば解ける。
(以下、Gemini3の解答)
ご提示いただいた単振り子の実験に関する問題(問4)の解答と解説を作成します。
この問題は、「振り子の1往復」と「センサーが反応する回数」の関係を正しく理解しているかがポイントです。
解説
1. 振り子の動きと光の遮断
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図2の実験装置では、振り子の糸が最下点(点O)を通過するときにレーザー光を遮り、電圧が下がります。
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振り子の1周期(1往復)の動きを追ってみましょう。
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点Oを右へ通過(1回目の遮断 → 電圧低下)
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右端へ行き、戻ってくる
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点Oを左へ通過(2回目の遮断 → 電圧低下)
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左端へ行き、戻ってくる
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点Oを右へ通過(次の周期の開始 → 3回目の遮断)
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このように、「振り子が1往復する(1周期)」間に、糸は「2回」点Oを通過します。
2. オシロスコープの波形と周期
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上記より、オシロスコープに表示される電圧の低下(針状の波形)は、振り子が半往復するごとに現れます。
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つまり、**隣り合う波形の間隔は、振り子の周期 $T$ の半分($T/2$)**に相当します。
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振り子の周期 $T$ を表すには、この間隔が2つ分($T/2 \times 2$)必要です。
3. 選択肢の検討
図3の波形において、矢印がどの範囲を示しているか確認します。
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①・②:波形の間隔 1つ分 を示しています。これは $T/2$ です。
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③:波形の間隔 2つ分 を示しています。これが 周期 $T$ に相当します。
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④:波形の間隔 3つ分を示しています($1.5T$)。
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⑤:波形の間隔 4つ分を示しています($2T$)。
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⑥:電圧の大きさを示しており、時間(周期)とは無関係です。
結論
振り子の周期 $T$(1往復にかかる時間)に相当するのは、波形の間隔2つ分である ③ の図です。
正解: ③






