子供の理科のテキストに、ある高さから振り子を落とすと、同じ高さまで上がる、とありました。しかし実際にやってみれば振れはだんだん小さくなっていきますよね。これは空気抵抗などが影響してると思うのですが、真空のケースの中でこの実験を行うと実際はどうなるのでしょう。それでもいつかは止まってしまうとすれば、どのような条件の下でこの実験を行えば永遠に振り続ける振り子ができるのでしょう。よろしくお願いいたします。

A 回答 (3件)

振り子の振動を減衰させる大きい要因としては、空気抵抗のほかに、支点の摩擦があります。

これは、真空にしてもなくなりません。構造によって小さくする工夫はできますが、ゼロにはなりません。

また、地磁気で誘導電流が流れて、振動が減衰する効果もあります。金属など電流を通す部分をまったく無くせばこれは小さくなりますが、完全にゼロは無理と思います。

もっというと、ものすごく小さい効果だとは思いますが、振り子と他の物体の間に働く万有引力で、他の物体がわずかに振動することでもエネルギーが散逸すると思います。
    • good
    • 1
この回答へのお礼

ひも以外にもありましたか・・。
そう簡単な問題ではないのですね。
ありがとうございました。

お礼日時:2005/04/16 12:48

原子分子レベルより大きなスケールの世界では,


摩擦抵抗(電気回路の抵抗も含めて)は不可避です.

振り子は単振動なので,単振動で言えば,永遠に続く振動は「ゼロ点振動」のみです.

実際の振り子では,振り子の錘を重くする,紐を細くして紐内部の摩擦を小さくする,
支点への紐の取り付け方を工夫する,
減圧したり紐を細くして空気抵抗を小さくする,などで,
減衰を小さくすることは可能です.が,とまるまでの時間が
長くなるだけなので,「永遠の時間」とは言えませんね.

又は,減衰分のエネルギーを補充してやることです.
これは振り子時計ですね,減衰分をゼンマイ等で補充しています.
永遠に補充が出来れば,振り子は永遠に同じ幅で振り続けます.
    • good
    • 0
この回答へのお礼

なるほど。摩擦を少なくする方法まで教えていただきありがとうございました。

お礼日時:2005/04/16 12:50

真空状態であれば、空気抵抗はなくなりますが振り子をささえるヒモ(または棒を取り付ける部分)の摩擦抵抗があります。

これを無くす事が必要になると思いますが、実際には難しいのではないでしょうか?
    • good
    • 0
この回答へのお礼

早速のご回答ありがとうございました。
ひもの摩擦には気づきませんでした。ありがとうございました。

お礼日時:2005/04/16 12:47

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Q振り子時計の振り子はなぜ止まらないのですか?

振り子時計の振り子というものは、ゼンマイ(我が家の振り子時計は電池ですけど…)を巻いておけばしばらくは止まったりしませんが、普通、振り子というものは空気抵抗や摩擦力ですぐ止まってしまいますよね?実際我が家の時計も裏の電池をはずせばすぐ振り子が止まります。
そこで質問なのですが
1.どういった仕組みで振り子を止めないようにしているのですか?
2.その仕組みは、振り子を持ち上げたり、振り子に加速をつけたりと、振り子に何らかのエネルギーを加えるものだと思うのですが、そのような力を加えて振り子の一往復の時間が狂ったりしないのですか?
この二点についてよろしくお願いします。

Aベストアンサー

ゼンマイ式や、錘式の振り子時計は、脱進機によって振り子の固有振動に同調させてエネルギーを与え続けています(一種の強制振動)。したがって、一定の振幅、周期を保ちながら振動を続けます。また、電池式の振り子時計は振り子の運動による誘導電流をトランジスターなどの回路で増幅させて、振り子の振幅を一定に保たせようとしています。この場合も、明らかに、振り子の固有振動と電磁誘導による力は同調しています。

http://kawai3.hp.infoseek.co.jp/escapement.html

参考URL:http://www.tdk.co.jp/techmag/ninja/daa01132.htm

Qこの宇宙の真空が真の真空か偽の真空かわかるのはだいたい何年後くらいでしょうか?

この宇宙の真空が真の真空か偽の真空かわかるのはだいたい何年後くらいでしょうか?

Aベストアンサー

真空の相転移の話ですね。(補足のリンクから)
相転移前の真空を『偽の真空』、相転移後の真空を『真の真空』と呼ぶようです。

つまり、次の真空の相転移があれば、今の真空は『偽の真空』となりますが、無いなら『真の真空』となります。次の相転移があるかどうかの判定は、おそらく永久にできないでしょう。

真空の相転移は、宇宙の最初にインフレーションを起こした源と考えられています。それから138億年くらい、宇宙は安定しているように見えます。なので、次の真空の相転移などは無いだろう、というのが多くの人の考えだろうと思います。

ではなぜ、次の~という話があるのかというと、素粒子などの世代が3であり、これが過去2回の真空の相転移に拠るものだろうと考えるからだと思います。2度あることは~の諺ではありませんが、3度目があるかもしれない(否定できない)、という考えになるのだと思います。

Q振り子について

http://www.unic.or.jp/untour/subfou.htmの文章の中に、「振り子の下に置かれた電磁石が空気中の摩擦をなくすため、振り子は一律に揺れます。」とありますが、なぜ電磁石が下にあると空気中の摩擦をなくすのですか?
また、小さな振り子(1m)でも、長時間振動させたら「フーコーの振り子」の効果があらわれますか?

Aベストアンサー

 そのサイトは「電磁石によって空気摩擦(による減衰)が無くなるため、振り子の揺れは一定です。」という意味です。

>小さな振り子(1m)でも、長時間振動させたら「フーコーの振り子」の効果があらわれますか?

 専門的には「コリオリの力」と言います。角度が次第に変わる現象は振り子の長さに関係しませんよ。精度良く作れば観測できます。


 1828年フランス人コリオリによりコリオリの力が発見された。しかし小さな振り子の実験では、種々の外乱が大きく、有効な観測ができませんでした。巨大な振り子は長い間振れると信じられたので、1851年フランスでフーコーはそれを実行した。だがやはり結果は駄目で、電気技師によって、電磁石による時計仕掛けが追加された。振れは止まらなくなっても、種々の技術的な未熟さで、有意な結果は得られず、大衆の見せ物で終わった。次の世紀に科学技術が大きく進歩した結果、ようやく観測データーと呼べる結果が出はじめた。

僕が過去に書いたレスのリンクを見てください。
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=958759

1855年パリ万博にフーコーが出品した物。吊り構造の図があります。
http://visite.artsetmetiers.free.fr/site_anglais/pendulum_museum_a.html

1959年の天井裏電磁石。分かりやすい図です。電磁石の制御は光線の遮断。
http://www.griffithobs.org/exhibits/Pendulum/pendulum.html

現代のエレクトロニクスによる下置き電磁石。
http://www.physics.umd.edu/lecdem/services/demos/demosd5/d5-16a.htm

データーの例。1995年現代です。ふりこの長さ83センチ。何を観測してる実験だと思いますか?なかなか壮大なんです。
http://www.physics.uoguelph.ca/foucault/F6.html


おまけ。
卓上フーコー
http://www.betrisey.ch/emini.html
日本国内のフーコー振り子
http://www.sci-museum.kita.osaka.jp/~yoshiya/foucault/list2.html

 そのサイトは「電磁石によって空気摩擦(による減衰)が無くなるため、振り子の揺れは一定です。」という意味です。

>小さな振り子(1m)でも、長時間振動させたら「フーコーの振り子」の効果があらわれますか?

 専門的には「コリオリの力」と言います。角度が次第に変わる現象は振り子の長さに関係しませんよ。精度良く作れば観測できます。


 1828年フランス人コリオリによりコリオリの力が発見された。しかし小さな振り子の実験では、種々の外乱が大きく、有効な観測ができませんでした。巨大...続きを読む

Q円錐振り子の実験

 こんにちは。初めて投稿します。
 学校の授業で、円錐振り子の実験を行って、レポートを23日までに提出しなければならないのですが、物理を受験科目として取らない僕は、物理(2)の範囲のこの単元は、俄然やる気がおきず、理解があまりできていません。でもレポートは提出したいと思っています。けしからない話ですが、助けてくださる方を求めています。よろしくお願いします。

 実験処理の前提

 糸の張力 S〔N〕
 おもりの質量 m〔g〕
 糸の長さ L〔cm〕
 傾角 θ〔度〕
 周期 T〔s〕
 重力加速度 g〔m/ss〕(ss…sの2乗)

(処理) 
 1 以上の条件で、円運動の運動方程式を記号・文字を使って導き、示せ。

 ma=F で、mはそのまま、Fは向心力で張力S〔N〕を分解してできた分力 Ssinθ(しかもこれは張力と重力mg〔N〕の合力ですよね)ということは考えられるのですが、加速度aの出し方が分からず困っています。

 …以上ですでに間違っていたらご指摘願います。

 2 1で導いた円運動の方程式から
 周期T=2π√ml/s を導け。

 …これはさっぱり分かりません。

 3(考察) 身の周りで円運動をしている例をあげ、物体に働く力とそれによって起こる運動について物理的に説明・考察せよ。

 …雨でぬれたかさをまわすと雨粒が円の接線方向に飛んでいくというのは有名ですよね。その他ありますか?

 お手数をおかけいたしますが、どなたかお願いします!!θm(。-_-。)m

 
 

 こんにちは。初めて投稿します。
 学校の授業で、円錐振り子の実験を行って、レポートを23日までに提出しなければならないのですが、物理を受験科目として取らない僕は、物理(2)の範囲のこの単元は、俄然やる気がおきず、理解があまりできていません。でもレポートは提出したいと思っています。けしからない話ですが、助けてくださる方を求めています。よろしくお願いします。

 実験処理の前提

 糸の張力 S〔N〕
 おもりの質量 m〔g〕
 糸の長さ L〔cm〕
 傾角 θ〔度〕
 周期 T〔s〕
 ...続きを読む

Aベストアンサー

>糸の長さがL[cm]であるから、
>円運動の半径r=Lsinθ
>速度v=円周の長さ÷周期=2πLsinθ/T

その通りです。(厳密に言えば少し違いますが)
ただ、1番に関していえば、a=v^2/rに上の値を代入すると、ごつい式になるので、代入する必要はないかもしれません。(2番は代入の必要有り)

>それでは(1)の円運動の方程式からどのように周期Tが導かれるのでしょうか?
運動方程式ma=F
という式に、a=v^2/r=4π^2Lsinθ/T^2とF=Ssinθを代入して"T="の形にすれば
T=2π√mL/S
が導けるはずです。 

上に"厳密に言えば違う"とか、#1で、"T=2π√ml/s
が少しおかしい"みたいなことを書きましたが、
Lsinθの単位は[cm]ですが、rの単位は[m]です。
さらに、mの単位が[g]となっています。
なので、r=LsinθとかT=2π√ml/sは左辺と右辺の単位が微妙に違うんですね。
まぁ、T=2π√ml/sを導けと言っている以上、そこまで先生は要求していないかもしれませんが。

>糸の長さがL[cm]であるから、
>円運動の半径r=Lsinθ
>速度v=円周の長さ÷周期=2πLsinθ/T

その通りです。(厳密に言えば少し違いますが)
ただ、1番に関していえば、a=v^2/rに上の値を代入すると、ごつい式になるので、代入する必要はないかもしれません。(2番は代入の必要有り)

>それでは(1)の円運動の方程式からどのように周期Tが導かれるのでしょうか?
運動方程式ma=F
という式に、a=v^2/r=4π^2Lsinθ/T^2とF=Ssinθを代入して"T="の形にすれば
T=2π√mL/S
が導けるはずです。 

上...続きを読む

Qウィルバーフォース振り子について

インターネットで「振り子」について調べているとhttp://jc.maxwell.jp/というページに「ウィルバーフォース振り子」という振り子を見つけたのですが、ウィルバーフォース(Wilberforce)とはどのような意味なのですか?教えてください!

Aベストアンサー

たいへん面白い振り子ですね。調べてみたら、「ウィルバーフォース振り子」という名称は、キャベンディシュ研究所のR.L.Wilberforceさんにちなんで名付けられたようです。(1894年)下記URLのReferencesを読んで下さい。


http://www.padova.infm.it/TORZO/WilberGIREP.pdf

参考URL:http://www.padova.infm.it/TORZO/WilberGIREP.pdf

Q物理の真空の実験 片対数グラフについて

物理の真空の実験 片対数グラフについて

油回転ポンプで徐々にガラスのなにかを真空にしていき
時間と真空度を測る実験をしました。

結果を片対数に書かなくてはいけないのですが、
値自体が0.03などと小さいので、
常用対数をとるとマイナスの値になってしまいます。

これは問題ないのでしょうか??

マイナスになるとグラフがへんてこな物になってしまい、傾きが異常な感じです。
プラスにすると大小関係が変わってしまい、傾きがマイナスになるはずが、プラスになってしまいます。

よく分からない質問かもしれませんが、
グラフがかけないと、他の課題もできないのでよろしくお願いします。

ちなみに一番大きい値は0.76、小さい値は0.20 なので、
常用対数ではー0.119(0.76の)とー1.523(0.20の)です。

Aベストアンサー

もしかして、1回質問してから出直しましたか?

同じ回答文をもう1回書きます。

>>>
値自体が0.03などと小さいので、
常用対数をとるとマイナスの値になってしまいます。
これは問題ないのでしょうか??

もちろんOKです。
問題などありません。

>>>
マイナスになるとグラフがへんてこな物になってしまい、傾きが異常な感じです。

よくあることです。
測定値が小さいときなどは誤差が生じやすいので。

>>>
プラスにすると大小関係が変わってしまい、傾きがマイナスになるはずが、プラスになってしまいます。

そういうことはやめましょう。

>>>
ちなみに一番大きい値は0.76、小さい値は0.20 なので、
常用対数ではー0.119(0.76の)とー1.523(0.20の)です。

そのまま素直にプロットしてください。

ところで、
片対数グラフ用紙を使えば、計算せずにプロットできます。
普通、そうします。

Q振り子式の電車について。

振り子式の電車は酔いやすいと良く聞きますが、みなさんのなかで車も電車も平気だけど、振り子式電車にだけは酔うという方はいますか? 車が平気なら振り子式電車も平気なのでしょうか。

Aベストアンサー

車は基本的に大丈夫なのですが、振り子式電車は苦手です。
約2時間の行程ですが、酔うか酔わないかは半々ですかね。
酔わなかったときでも紙一重ですね、私の場合。

ちなみに振り子式の電車はカーブの多い路線をより速い速度で
走るための機構です。
したがって、振り子式の電車に酔うのは
振り子式だからなのか、もともとカーブが多くて左右にふられるから
なのかはわかりませんねぇ。

酔わないためにもなるべく車内で寝るようにしています。
あとは、飴を舐めていると私は酔いません。
根拠があるのか無いのかは知りませんが
検索してみると同じよな人もいるみたいです。
参考までに。

Q実体振り子、単振り子の違い

実体振り子と、単振り子では同じ微小振動でも、慣性モーメントが入ってるか入っていないかで、微小振動の値はかわってきますか?実体振り子で慣性モーメントを考えにいれる場合の計算方法は、回転半径Kをもとめ、lを相当単振り子のながさとして、周期TをT=2π√l/gで求めるやり方でいいのでしょうか?

Aベストアンサー

よいです。

Qnゲージのポイント(分岐器)について

nゲージのポイント(分岐器)について

nゲージの初心者です。
nゲージのポイントの番数をすべてお教えください。 よろしくお願いします

Aベストアンサー

>nゲージのポイントの番数をすべてお教えください
意味不明ですが、製品番号ですか。普通は、カープの曲がり具合(カーブの半径)だけで、決まります。

 KATOとTOMIXで異なります。どちらですか。
 TOMIXは、半径541と280mmが基本です。これなら、ほとんど通過できます。他に、140mmのミニカーブもありますが、短い車両でないと通過しにくく、脱線もします。他に、ダブルスプリットとか、3方向に分岐するとか、バリエーションが多い。
 KATOは、2種類しか知りません。小さなレイアウトには向きません。

Q実体振り子(物理振り子)って何?

実体振り子とは何ですか?
単振り子とは何が違うのでしょうか?

Aベストアンサー

単振り子は、周期的振動を示す別の力学系である。上端を固定した長さLの軽い紐の他端の吊るした質点mからなるもののこと。
実体振り子、うち等では物理振り子と言っています。物理振り子とは、任意の剛体をその質量中心を通らない固定軸線から吊るしたもののことを言う。
 この二つの違いと言うと、求める公式と振り子の物体が球かそれ以外といううことです。


人気Q&Aランキング

おすすめ情報