振り子の減衰について

質問

振り子が減衰振動をする時は空気などの抵抗をうけて減衰していくことは理解しています。ですが、実験的にその減衰の原因が空気抵抗のみなのかを実験で調べたいのですが、ほかに減衰する原因として考えられることは、空気抵抗以外にあるでしょうか？その量を変化させていくこと定量的に実験を行いたいと思っています。

アドバイスよろしくお願いします！

回答No.3

First_Noel

私はとある測定で糸によるロスを低減させることで苦労したことがあります．
空気抵抗以外の損失については＃２さまと同意見ですが，
加えて，糸の太さが０ではなく有限であることに由来する損失は結構大きいです．
また，糸もよく見れば複数本をねじっていたり編みこんでいたりしているものもあり，
これも損失を大きくします．
これは糸のねじれやより糸ですとそれぞれの糸同士のこすれなどがあることが原因です．
また，糸の表面状態も大きく依存すると思います．

大きくと言っても，恐らくですが，ある程度細い糸で大きく振らせるならば，
空気抵抗の方が大きそうですが．

上記の影響を見るには，
・いろいろな太さ，より方の糸を比べる．
・振り子の触れ幅を小さい状態で観察する．
ことが考えられます．
特に後者は，空気抵抗は速度に比例（速度が大きいと速度の二乗に比例）するので，
空気抵抗の影響を小さくするならば，触れ幅を小さくしておくと良いからです．
（振り子は触れ幅に関係なく一定周期で振れるので，振れ幅が小さければ最大速度が小さくなる．）

因みに，空気抵抗に関しては，弾丸や人工衛星でも考慮しますが，
錘の進行方向に対する対向面積，錘の質量，空気密度によって決まる
「弾道係数」が指標として用いられます．

回答No.2

noname#74145

支える支点の摩擦も考えられますしヒモでつるしている場合ならその変形に因るエネルギーロスなどもありますね。またヒモに掛かる力が変化しますので厳密に言えば伸縮により熱が発生してエネルギーが失われていくなども。

また仮説ですが質量の有るおもりが加速度運動をする訳ですから重力波を放出して次第に減衰していくかも。

コリオリの力も有りますがあれはエネルギーロスは起こさないと思いますが。

回答No.1

Tori_30

フーコーの振り子だっけ？そんなのがあるよね。
地球が自転してる事を実験で示せるものらしいけど・・・。

そうやって静止した振り子を振動させるぐらいだから、逆に減衰させる事もあるんじゃないのかねぇ？（その分野を専攻してたはずなんだけど・・・申し訳ないｗなにぶん落ちこぼれだったもんでｗ）
まあ、定量的に変化はさせられないだろうけどね。自転だから。