このWeb-Pageは、東京理科大学 理学部 物理学科の物理学実験３の実験題目：[力学振動子の共鳴実験]を始める前に、１年次に学習した振動（調和振動・減衰振動・強制振動）の内容のうち最低限押さえておいて欲しい事項について、QuickTime動画などのメディアを利用して復習してもらうために置きました。
＊　なお物理学2011からは講義の副教材サイトに変えていく予定です。


2010年度のWeb構成ですが、このWeb-Pageを2010年度に利用する３年生は2008年度の物理学を受講していますので、それを前提として、力学振動子の実験（減衰振動・強制振動）に関連して、最低限思い出してほしいことを列挙する形にします。



とりあえずは、2008年度の物理学の授業LOGを復習して以下の（１）〜（５）の内容について口頭で簡単に答えられるようにしておいてください。
（水曜コースでは、２〜３週目の実験中に担当実験題目を巡る際に質問をします）


（１）調和振動子の等時性はX²ポテンシャルの特別な性質であったこと

（２）強制振動の定常状態における運動の様子（「振幅」と「位相の遅れ」の外力角振動数ω依存性）が外力、慣性力、抵抗力、復元力の釣り合いとして理解できること。特に、 低周波領域（ω << ω0)はバネ定数Kが運動を支配している」という意味で「Stiffiness-Controlled」、共鳴領域（ω　～ ω0)は「抵抗が運動を支配している」という意味で「Resistance-Controlled」、高周波領域（ω >> ω0)は「質量が運動を支配している」という意味で「Mass-Controlled」と呼ばれること

（３）定常状態におけるエネルギーの流れについて、外力F(t)のする仕事率dW/dt、抵抗力のする仕事率dQ/dt、および振動子の力学的エネルギーの時間変化dE/dtの間には、どの瞬間においても dE/dt=dW/dt+dQ/dt が成り立っていること。それらは外力角振動数ωの２倍で振動する時間変化を示すこと。

（４）振動の質？を特徴づける量として、固有振動数ω０と減衰定数γにより定義される無次元の量であるQ値(Quality Factor)=ω０/(2γ)が良い量であること。このQ値を用いて、固有振動数ω０と減衰定数γにより特徴付けられる「振動子」を「時間軸」で減衰振動を通して眺めると、エネルギーが1/eに減衰するに必要な時間1/(２γ)の間に持続する振動のサイクル数は Q/2π となり、「振動子」を「周波数軸」でエネルギー吸収共鳴を通して眺めると、吸収共鳴の鋭さがQ値で判断できること。

（５）上記の「時間軸」で眺めても「周波数軸」で眺めても見ている振動子の情報は同じものであり、それらの眺めは物理数学２で学習した「フーリエ変換」で結ばれていること。


2010　４月
物理　満田