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フーコーの振り子とは？
フーコーの振り子とは、1851年にフランスの物理学者レオン・フーコーによって提案された実験装置です。
この振り子は、地球が自転していることを視覚的に示すためのもので、以下の特徴を持ちます：
- 宇宙（慣性系）に対して一定の面内で単純に揺れ続ける
- しかし地球が自転しているため、地上から見ると振り子の揺れる方向がゆっくり回転していく
- 振り子の設置された緯度によって回転速度が異なる
- 北極では24時間で1回転
- 赤道では揺れの方向は変化しない（回転なし）
この現象は、地球の自転を力学的に可視化するシンプルかつ美しい実験として、多くの科学館などでも展示されています。
🖥️ シミュレーションツールの使い方
このページでは、北極上空から地球を見下ろす視点でのフーコーの振り子シミュレーションを体験できます。
操作方法
- 🌍 「地球の自転 開始/停止」ボタン
→ 地球の回転をオン／オフできます。回転中にのみ、振り子の振動面がズレていきます。 - ♻️ 「リセット」ボタン
→ 振り子と地球の状態を初期化します。 - 🖱️ キャンバス上をクリック
→ その地点に振り子を設置できます。支柱の周囲には目盛りが描かれ、振動方向の変化が見やすくなっています。
振り子は宇宙基準で上下に揺れるだけですが、地球が回転することで揺れの向きがズレて見える様子を観察できます。
⚠️ 注意点と制限
このツールはあくまで視覚的な理解を助ける簡易シミュレーションです。
物理的な厳密性はやや省略しており、以下のような点で現実とは異なる挙動があります：
- 🔁 地球の回転は北極上空視点の単純なZ軸回転のみ
→ 実際には地球は球体で、振り子の設置緯度により回転の投影成分（sin緯度）が変化しますが、それを考慮していません。 - 🌍 緯度の概念がない
→ 画面上のどこに振り子を設置しても、すべて北極での挙動と同じ回転効果を示します。
→ 実際には、赤道では振動面は回転しないのが正しい物理現象です。 - 🎯 コリオリ力による解析は行っていない
→ 本来の物理では、地球上の非慣性系で見ることでコリオリ力が現れますが、このシミュレーションでは宇宙基準の慣性系として振り子を描いています。
とはいえ、「慣性の法則により振り子の方向は変わらない」ことと、
「地球が回っていることで観測者から見ると方向がズレる」ことを直感的に理解するには非常に有効です。
✅ まとめ
- フーコーの振り子は、地球の自転を可視化するための振り子実験です
- 振り子は宇宙基準で同じ方向に揺れ続けるが、地球が自転することで揺れの方向が変化して見える
- シミュレーションでは地球を北極上空から見下ろす視点で再現しています
- 地球の自転をON/OFFし、任意の場所に振り子を置いて挙動を観察できます
- ただし、本ツールは簡易版のため、緯度による回転速度の違いや物理的な正確性は考慮されていません
このように、簡単な操作でフーコーの振り子の基本的な性質を体感できます。
地球の自転の不思議さと、慣性系の考え方を学ぶ導入として、ぜひ活用してみてください。
