止まらないふりこ

質問

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。

回答No.2

shkwta · ベストアンサー

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。

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。

回答No.3

First_Noel

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．

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。

回答No.1

shironekoxxx

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？

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。