ガウス加速器を見て思ったのですが・・・

質問

容疑者xの献身という映画の「ガウス加速器」というものを見て思ったのですがこれは永久機関になりますか?もしくは改良を加えることで永久機関になりますか？

回答No.5

foomufoomu

＞そもそも加速しないのですか！！つまり前提から間違っていたというわけですね（汗）
いや、No.4のひとは、そうは言ってませんよ。
質問に添付された図は、磁石と球の関係がおかしいので、そのままでは加速されない。No.4に書いたような順に並べないといけない。。。ということです。（磁石の左右の鉄球の数が重要です）
私が実験したのは、2,3年前なので、（質問者さんと同じ映画を見たわけではない)、細かなことは忘れていました。運動量保存則が破られているわけではないことは覚えていますが。

No.4には、磁石を固定しても加速することが書いてあります。しかし、どうやって運動量保存則を保っているのかは、書いてありませんね。。。この場合は、地球が少し右にずれて(!)、運動量を保っている。ということでしょう。
この場合は、うまく作ると永久機関もどき(じつは地球の運動エネルギーを奪っている)が、できるのかもしれません。

補足

この図では加速されないという意味でコメントしたのですが・・・わかりづらくてすいません＾＾；

回答No.4

ORUKA1951

まず、図が間違っています。それでは加速されません。さらに回答もへんなのが多い。

　やってみりゃわかることをせずに解説するからおかしくなる。斜面どころか平面から出発させただけで加速され、斜面を駆け上がるほど・・にものすごいスピードに加速されます。

　○　　→　　　●○○
でなければなりません。
　磁石の吸引力で加速されてくっつきますが、その衝撃が右端の球に伝わりますが
　　　　　　　○●○○
　このときは、磁石に引っ張られている力は間に余分な球がある右端のものが飛び出します。
　　　　　　　○●○　　　⇒　　　○
　当然ですが、この球が戻ってくるときは
　　　　　　　○●○　　　←　　　○
　ですから、衝突した瞬間は
　　　　　　　○●○○
　となっちゃいます。このときは左端の球は磁石に強くくっついているため飛び出せません。もちろん右端のものも飛び出せませんからここでおしまい。

　これは、磁石が動かないように下記サイトのように固定されていても、加速されますから一見運動量の保存に反するように見えます。実際には保存されています。どこに保存されているかわかりますか？

★ガウスの加速器（強力型）The Gauss Rifle : A Magnetic Linear Accelerator ( http://iruka.la.coocan.jp/science/GaussRifle/index.html )
　とこのサイトの末尾の参考資料の最後に書かれているリンク先の説明に位置エネルギーの図解があります。

お礼

そもそも加速しないのですか！！つまり前提から間違っていたというわけですね（汗）
丁寧な回答ありがとうございました＾＾

回答No.3

foomufoomu

えーっと、たしかこれは、鉄球と磁石の並んでいるところに別の鉄球をぶつけると、反対側の鉄球がぶつけたのより、かなり速い速度で飛び出す・・・というものでしたよね。

これの画像を、はじめてみたとき、びっくりして、自分でも試してみたのですが、
よくみると、磁石と、飛び出す物以外の鉄球が、最初の位置よりすこし右に移動するのです。
その分の運動量が、飛び出した鉄球に与えられているのですね。

鉄球をぶつけるたびに、磁石と動かない鉄球が右にずれていきますから、そのうちレールから外れてしまいます。

回答No.2

sailor

＃１のかたのお答えどおりでなりません。

磁石があることで傾斜を落ちる鉄球は通常よりも大きな加速度を得ることになり、磁石に衝突する際のエネルギーも単なる鉄球だけの場合よりおおきくなります。しかし、判治側の鉄球ｈ磁力によって磁石に吸引されているので、単なる鉄球だけのときよりも大きなエネルギーを加えないと最初の鉄球と同じ位置エネルギーを持つ位置まで上ることはありません。ようは磁力によって与えられる加速度によるエネルギーの増加は反対側の鉄球を磁石からはがすのに使われてしまうため、全体の運動エネルギー量としては磁石が有ってもなくても変らないということです。

回答No.1

tadys

＞永久機関になりますか？
なりません。

一見すると力学の法則が破れているように見えますが、ちゃんと見れば運動量が保存されている事が分かります。
鉄球が磁石に近寄ると磁石に吸い寄せられますが、同時に磁石（と磁石にくっついている鉄球）も鉄球に吸い寄せられます。
この分の運動量が一番端の鉄球に与えられます。
増えたように見える運動エネルギーは磁石が鉄球を引き寄せるポテンシャルエネルギーによるものです。