等時性とは、振り子の周期が振幅(振れ幅)によらず一定であるという性質です。ガリレオが教会のシャンデリアの揺れを観察して発見したとされます。
| 振幅 | 周期(小さい振幅のとき) |
|---|---|
| 大きい振れ | (ほぼ)同じ |
| 小さい振れ | (ほぼ)同じ |
振幅が大きく振れても小さく振れても、1 往復にかかる時間はほぼ同じです。厳密には振幅が大きいとわずかにずれますが、振幅が小さい単振り子ではよく成り立ちます。この性質が振り子時計の正確さの基礎となりました。
たとえば、同じ振り子を振れ幅 5 cm で揺らしても 10 cm で揺らしても、1 往復にかかる時間はほとんど変わりません。振り子時計が一日じゅう同じ速さで進むのはこの性質のおかげで、ぜんまいがゆるんで振れ幅がだんだん小さくなっても時刻はずれにくいのです。
ポイント 等時性は単振動全般に共通する性質(復元力が変位に比例するため)。だからばね振り子も振幅によらず周期一定。「振幅に無関係」が等時性のキーワード。