フーコーの振り子のしくみ

質問

科学館にはよくフーコーの振り子を模したものが展示されていますよね。
あの振り子はずっと振れ続けていますが
なにか動力源はあるんでしょうか？
磁石の反発とか電気で動かしているとかいう噂を聞いたことが
あるんですが本当のところどうなんでしょうか？

長時間揺れ続ける振り子のようなものを作りたいんですが
しくみをどうしたらいいのかわかりません。

物理苦手なのでよくわからないんです・・教えて下さい。
よろしくお願いします。

回答No.5

First_Noel

振り子は，
・錘や糸が受ける空気抵抗
・糸の結び目の摩擦
で段々とエネルギーを失い，やがて止まってしまいます．
これに対しては，
・細くて長い糸を使う．
・結び目はしっかり，一直線上からずれないようにする．
・重い錘を使う．
ことで緩和されます（止まるまで時間がかかるようになる）．

上記のエネルギー損失を補う分だけのエネルギーを外部から入れてやると，
上記の問題は解決されます．身近では振り子時計で，これは損失分を，
ぜんまいがほどけるときに解放するエネルギーで補っています．
大きなところでは，札幌時計台とかもし行かれますと，模型が置いてあります．
札幌時計台では，別の錘が段々と重力で降りて行くときに解放するポテンシャルエネルギーで
損失分を補填しています．
具体的には，
・振り子の周期と同じ周期で振り子を付けている治具を振動させる．
ことで，共鳴を起こします（発散しない程度で治具をカチッと動かす程度で十分でしょう）．
これは昔のお坊さんが指一本で釣鐘をぐわんぐわんゆらした，と言うのと同じ原理です．

回答No.4

inaken11

高校においてあった高さ１．５ｍ位のフーコーの振り子は、電気アシスト付きでした。

よく観察したら、針金で作ったようなリングに糸（ステンレスの針金かも）が接触すると、リング状のマグネットに電流が流れて、その更に下の糸に付けられている鉄管を引きつけるような仕組みになっていました。

回答No.3

nozomi500

あれは、「錘の重さ」で動きつづけているのです。

開館のときに引いて動かせば閉館時間までもつ、ということ。

「慣性」ですね。

空気抵抗で減速するのを最小限にしようと思えば、周期がうんと長いほうがいいことになります。科学センターでは２階の天井からぶら下げています。

回答No.2

kumares

「フーコーの振り子」とは一体何なのかというと、ぶっちゃけて言えば科学の実験です。広辞苑によれば

フーコー・ふりこ【―・振子】
フーコーが1851年に初めて実験した振子。非常に長い針金と重い金属球からなる単振子を静かに振動させておくと、その振動面が地面に対して回転してゆくことから、地球に固定した座標系は真の慣性系ではないことを証明しようとしたもの。

とあります。
　つまり、この「振動面」の「回転」を観測しやすくするために、わざと「非常に長い針金」と「重い金属球」というのを使って振子の周期を長くしているという訳なのです。
　したがって長時間揺れ続ける振子を作りたいのなら、それ相応の重りと、それを吊るすための長くて丈夫なロープと、吊るすための空間が必要になると思います。
　そういう訳で、個人で再現をするのはちょっと難しいかもですよ（でも根性があれば...なんとかなる...カナ ^^;）。

　もし、卓上でお手軽に再現するためのオブジェのようなものでも作りたいのであれば、振子の支点に電池かソーラーパネルで動く小さなモーターでも仕込んでおけば、それなりに見えるものができるかもしれませんね。この辺はちょっとした（電子）工作の知識があれば問題ないと思います（なくても大丈夫とは思いますが）。
　頑張って下さい！

お礼

なるほど～モーターですか！是非試してみたいです。
長い間揺れている振り子のようなものを作りたくて調べていたところ、フーコーの振り子を見て使えないかな～と思ったんです。
フーコーの振り子の本来の目的とはだいぶかけ離れているかもしれませんね・・。
でもモーターってどこで売ってるんでしょう・・。
とにかく探してみます！ありがとうございました。

回答No.1

Largo_sp

長い間揺れ続けさせるために、長い振り子を使っています。
振り子のゆれなくなる原因は、支点の摩擦抵抗が殆どですので、
それを小さくして、動く距離（回数）をできるだけ少なくすれば
長い時間ゆれ続けます。
長ければ周期が長くなって摩擦を受ける距離が、振り子の移動距離より
少なくなるという理由もありますね...
磁力の反発を使ったりしたら、自転でうごいたのか、磁力で動いたのかの
証明ができないので、それはありえないです。

お礼

やっぱり磁力の反発とかはないですか・・。
ありがとうございます。