ボルダの振り子を用いた重力加速度を求める実験で望遠鏡を用いるのはなぜですか？また望遠鏡を使わなかった

ボルダの振り子を用いた重力加速度を求める実験で望遠鏡を用いるのはなぜですか？また望遠鏡を使わなかった場合どのような点に注意すべきですか？

No.1 回答者： stomachman 回答日時： 2023/07/11 19:48

「目盛り線の前を振り子のワイヤがよぎる瞬間はいつか」ということをできるだけ正確に計測したいんです。

なので、

(1) 振り子に重力以外の力がかからないようにする。特に人が近づいてはいけない。風や振動はもちろんのこと、人が出す電場や、体温で生じる上昇気流だって振り子の動きを乱す要因になるかも。
(2) 振り子が小さい振幅で揺れている状態を測りたい。振り子の振幅を大きくすると、ナイフエッジの精度や弾性変形、ワイヤの弾性変形、錘の回転に伴う慣性モーメントなど、非線形の効果がいろいろ効いてくる。だから、振幅がなるべく小さい方が望ましい。しかしそうすると、ワイヤの動きは遅くなってしまうので、ワイヤと目盛り線のわずかなズレが正確に判別できなくてはならない。
(3) いつも同じ方向から監視したい。目盛り線とワイヤのあいだには当然隙間があるので、どんな方向から観察するかによって「瞬間」が変わってしまう。常に同じ方向から見ていなくちゃいけない。

という要求を満たす答が、「振り子をケースに収めて、離れたところに固定した高倍率の望遠鏡で測定する」。

　ですが、いくらいろんなことに注意したって、肉眼で見てストップウォッチを操作しているのでは、ヒトの反応速度のばらつきこそが一番の誤差要因になる。イマドキなら、もちろんヒトなんかに頼らずに「瞬間」を検出するんでなくちゃ。