振り子実験 Basic 2：共振振り子

リズムが同じなら力が伝わる

周期と同じリズムで力を加えると振り子が揺れ出す現象は「共振」と呼ばれています。
ブランコを揺らすのも、Basic 1で振り子を思い通りに揺らすのも、どちらも共振を利用した方法です。
Basic 1では棒から力を伝えましたが、他の方法でも共振を起こすことが出来ます。

用意する物

ナット×2個以上
タコ糸

用意する物は先ほどの実験と同じで構いません。ナットの数は多い方が面白くなります。

準備

まず、椅子などを二つ用意して、端を渡すようにしてタコ糸を間に張ります。
ナットに糸を結び付けて作った振り子を、張ったタコ糸に取り付けて行けば完成です。
振り子の長さにはバリエーションを持たせ、同じ長さの物、違う長さの物と、なるべく多くの種類を用意した方が実験の成果が分かりやすくなります。

遊び方

適当な振り子を一つ選んで、その振り子だけを揺らしてみます。
すると、揺れている振り子と同じ長さの振り子だけが次第に揺れ始めます。
新しく動き始めた振り子の揺れが大きくなるに従い、最初に動かした振り子の揺れは小さくなっていきます。

最初の振り子の揺れは非常に小さくなりますが、今度は逆に新しい振り子の揺れが小さくなり、最初の振り子の揺れが復活していきます。
振り子が完全に止まるまで、このサイクルは繰り返されます。

逆に、同じ長さの振り子が無い場合は、いくら動いても他の振り子が揺れ始めることはありません。

原理

基本的なシステムは最初の実験と全く同じです。
手で振動を伝える代わりに、振り子の振動やねじれが糸を伝わって、同じ周期を持つ振り子を共振させています。

ただ、外からの力が加わっていないので、別の振り子が動くようになれば、その分だけ元の振り子のエネルギーは吸い取られていきます。
揺れ動くエネルギーは振り子の間を行ったり来たりすることになり、二つの振り子は動いたり止まったりするようになります。

これがもしも、振り子同士を繋いでいるのが硬くて振動を伝えないような物であった場合は、当然のことながら共振は起こりません。