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zoom RSS 日本で使っていた振り子時計を赤道上の国に持っていったら進むの? 遅れるの?

<<   作成日時 : 2017/01/17 11:11   >>

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★科学★
問題:「♪大きな古時計」という童謡を聴いたことがあると思います。あの曲に登場する「大きなノッポの古時計」は、おそらく振り子時計だったのでしょうね。
■最近は実用品というよりは装飾品として、骨董として価値を高めている振り子時計です。そもそもはあのガリレオ・ガリレイが発見した「振り子の等時性」、同じ長さの振り子はいつもおなじ調子で左右に振れているという原理を応用した道具だそうです。振れ幅にかかわらず、いつもおなじ時間で左右に往復するらしい。
■1583年(天正(てんしょう)11年)のある日の夕方、ピサの大聖堂にいたガリレオは、灯された(ともされた)ばかりでゆっくり揺れるランプを眺めていたそうです。左右の往復にかかる時間は振幅には関係なく、ランプを吊るしている紐(ひも)の長さに関係している。ふとそんなことに気付いたようです。
■さっそく、自分の手首の脈をとりながらもういちどランプの揺れを観察したようです。たしかに、振幅が大きくても小さくてもランプの往復にかかる時間はおなじ。紐が長いと往復にかかる時間も長くなる。
■ガリレオはさすが大物ですね。もしふつうの人たち、我々がそんなことに気付いたら、これは大変な発見かも知れないなんて思うだけで脈が速くなり、正確な観察・計測はできなくなっていたでしょう。
■振り子時計を思い出すと、その振り子には長さを調整するネジがついていましね。進んでしまう場合にはネジで錘(おもり)を下げ、ゆっくり振れるようにします。遅れる場合には錘をあげていました。
▼振り子時計の調整用のネジ
◇*HP「振り子時計 調整 - Google 検索」(画像)
https://www.google.co.jp/search?q=%E6%8C%AF%E3%82%8A%E5%AD%90%E6%99%82%E8%A8%88%E3%80%80%E8%AA%BF%E6%95%B4&hl=ja&rlz=1T4GGHP_jaJP523JP523&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwif5cijntHNAhXMFJQKHaC3CvcQ_AUICSgC&biw=1097&bih=537#imgrc=01hXnIAl7UzorM%3A
■では、日本で正しく時を刻むように調整された振り子時計を赤道直下の地域に持っていったらどうなるのでしょうか? つぎの中から選んでください。
[い]1日に2分ほど遅れる
[ろ]1日に2秒ほど遅れる
[は]何も変わらず正しく時を刻む
[に]1日に2秒ほど進む
[ほ]1日に2分ほど進む
(答えはずっと下↓ スクロールして下さい)

























★科学★
正解:[い]1日に2分ほど遅れる*2
説明:振り子の周期は、振り子の長さに左右されるわけですが、その他に重力の大きさによっても左右されます。
▼振り子の周期を求める式
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振り子が左右の端で静止したとき、次に動きだすのは重力の作用によるものだそうです。重力が大きいほど振り子は速くなります。逆に重力が小さければ振り子は遅くなります。
■重力は赤道付近でいちばん小さくなります。なぜでしょうか。地球は自転しています。赤道付近では自転速度がいちばん大きいそうです。重力はどこでも一定ですが、遠心力がその力をわずかながら減少させるらしい。日本では自転速度が少し遅いので、遠心力は赤道付近よりは小さくなります。南極や北極では遠心力はゼロに近づきますので結果として重力はいちばん大きくなるようです。
■以前に弊クイズで紹介したように、東京で計るよりシンガポールで計るほうが体重は軽くなるそうです*3。これも強い遠心力が重力加速度を減らすからのようです。
■余談です。ガリレオ・ガリレイは振り子の等時性を発見しましたが、時計への応用は考えなかったそうです。初めて振り子時計を設計したのはオランダの科学者クリスティアーン・ホイヘンスという人だったとのこと。波の屈折などを説明するホイヘンスの原理を発見した人らしい。1656年12月25日(明暦(メイレイキ)2年11月10日)に世界初となる振り子時計が制作されたとのこと。最初は1日に1分ほど狂うぐらい精度が低かったらしい。のちに10秒ぐらいまで誤差を縮めることができたそうです*4*5。
◆参考*1:HP「ガリレオが発見したふりこの等時性 | クリップ | NHK for School」
http://www2.nhk.or.jp/school/movie/clip.cgi?das_id=D0005300756_00000
◇*2書籍「ガリレオクイズ」初版41〜42頁、佐伯平二(へいじ)著、ISBN4-7726-0205-4、合同出版
◇*3HP「東京で計るよりシンガポールで計るほうが体重が軽いの? 町人思案橋・クイズ集/ウェブリブログ」
http://blog.q-q.jp/200606/article_78.html
◇*4HP「時計の歴史 - Wikipedia」
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%99%82%E8%A8%88%E3%81%AE%E6%AD%B4%E5%8F%B2#.E5.88.9D.E6.9C.9F.E3.81.AE.E3.83.A8.E3.83.BC.E3.83.AD.E3.83.83.E3.83.91.E3.81.AE.E6.A9.9F.E6.A2.B0.E5.BC.8F.E6.99.82.E8.A8.88
◇*5HP「クリスティアーン・ホイヘンス - Wikipedia」
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AF%E3%83%AA%E3%82%B9%E3%83%86%E3%82%A3%E3%82%A2%E3%83%BC%E3%83%B3%E3%83%BB%E3%83%9B%E3%82%A4%E3%83%98%E3%83%B3%E3%82%B9

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