JPS58140778A - フ−コ−振子実験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、フーコー振子の実験！Ｉｔに関するもので
ある。

フーコー振子とは、単振動の振動面に対する地球自転の
影４１を調べるために用いられる振子である。

地球表面上に設置される振子の振動面は、地球の自転の
影響によシ北半球では上から見て時計の針方向に回転し
、緯度ψの地点における毎時の回転角＃は、 θ＝１５°８＋ｎψ 式で計算される。　Ｊ、１Ｆｏｕｃａｕｔｔ　／ｄ　１
８５１　年絃（Ｄ長さ６７ｍｍに２＠−の振子をつるし
て実験を行い地球自転の証拠としたものである。

従来かかる実験を行う場合、４１に長時間の実験におい
て、振幅を一定に維持することが困難であり、理論値と
実験値の整合ｔｖＡｎ得なりものであった。

フーコー振子の必要的条件として、 ■　単振動であること、即ち寄生振動を生じないこと。

■　単振動面が固定支点からおろした鉛直ＩＩｌ會中心
に５６０”　回転自在であること。

■　長時間一定の振＠會維持すること。

が挙げられる。

本発明は、上記条件を濶足しかつ長時間にゎたる実験値
が理論値と整合する小型フーコー振子実験装置を提供す
ることを目的とする４のである。

この発明は一点から磁力を発揮しかっ蚕糸の上端を固定
する固定支点からおろした鉛直Ｒを中心に同心円上にお
いては同一の磁力による吸引力を振子に及ぼすように電
磁石を設置し、振動する振子が前記鉛直層に向う道程に
おいて一定区間のみ電磁コイルに信号を人力し、振子に
対して吸引力を作用するようにした電磁力制御装置を設
けたことｔｌ＃微とする。

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において振子を支持する固定支点１は、ネジ止め
（図示されてない）で蚕糸２の長さ調節可能としである
。

シャロン環５の内径中心を固定支点１からおろした鉛直
線上に一致させ固定支点１の下に配置しである。シャロ
ン環とは、振子の寄生振動を防止するためのものであり
、円形穿孔を有するリング状のものである。該円形穿孔
半径は蚕糸の振幅よりわずかに小なる本のである０本発
明においては、より理論値との整合する実験値を追求す
るため、シャロン環内周断面を略三角形状とし、蚕糸が
シャロン環に接触することに起因して発生する振子への
副次的作用を極力防止すべく、蚕糸２と、シャロン環３
との点接触會図っている。　　　　　・、 振子４は球状体をしており、その上端に蚕糸２を連結し
、振子４４下端に円錐状突起５と該突−起５基端外周に
円周状反射面６とをそれらの中心点が振子４の軸１１１
ｒ中心として設けである。

振子４の形状は円柱状、截頭円錐状等振子としての機能
を有する形状のものであればよい。

突起５は磁性体金属たとえば鉄で構成する。

振子球全体を磁性体金属をもって構成しても数時間程度
の冥験においては精度上の支障はない。

しかし本発明の指向する長時間高精度の実験値に得るた
めに振子４本体は非磁性体金属たとえは真鍮管素材とし
て構成し、かつ磁性体金属て構成される突起５の先端を
円錐状形状の啄のとして副次的作用の発生を極力防止す
るものである。

また本災施例において振子４の突起５の先端七円錨形状
としたのは、電磁石の吸引力をその円錐形尖端をもって
受け、よシ精区の高い実験測定値を得ようとする意図で
もある。

角度表示目盛板７は上記鉛直線を中心として角度表示さ
れている。

振子４の下に設けられる励振制＃装置は電磁石８と電磁
力制御装置とからなる。

上方に向けられた電磁石のコアの尖端ビは円錐状として
あシ、かかる尖端は上記鉛直線上に合致し、かつ静止状
態の振子４に近接（２て設けられてｂる。

電磁石のコアの尖端ぎの形状は、かかる尖端管中心とし
て同心円上において同一の′＠電磁力作用するものであ
れば、他の形状のものについても本発明の均等のものと
して含まれるものである。

電磁力制御装置は発光体１０と受光体１１及び電磁コイ
ル９への通電を制御する電気回路１２からなる。

発光体１０と受光体１１は振動する振子４が電磁石のコ
ア尖端Ｃを通過する直前に、前記反射面６によシ反射さ
れ良光線會受光するように上記電磁石ａ近傍に設けであ
る。

電気回路１２は第２図に示すように発光素子１０と受光
素子１１と励振ｓ１５とシ為ミツト回路１４．１４’と
遅延回路１５及びスイッチングトランジスタ１６からな
る。

発光素子は本実施例では赤外線ＬＩＤ　１０を使用して
いるが可視光線ＬＥＤ等でもよい。

この赤外１１ＬＫＤ１０は抵抗を介してグラス・マイナ
ス電源に接続し、赤外線光線を上方に向けて放射する。

励振部１ｓは可変抵抗１７と直列に接続された電磁コイ
ル！を有し、一方をグラス電源に、他方管エミッタ接地
されたスイッチングトランジスタ唱６のコレクタ側に接
続される。

スイッチングトランジスタ１６はスイッチング素子でＴ
ｏシベース側大入力電位ｒＨＪであるか、「Ｌ」である
か、によシミ磁コイル９への通電を８閉する機能をもつ
。

励振部１５のグラス電源側と前記スイッチ／ダト２ノジ
スタ１６０ベース側との間に設けられ九シ＆ミツト回路
１４．１４’は論理素子からなり、入力信号を方形波に
整形するとともに極性変換４！！能ｔもつものである。

受光素子たとえばフォトダイオード１１は一方會前記シ
ｘｂミツト回路１４入力端と接続し、他方會マイナス電
源に接地されている。

フォトダイオード１１は受光したとき急激に抵抗を減す
る機能をもつ。

かかるフォトトランジスタの感＆１１節は可変抵抗ｚｏ
ｔ−もって行う。

遅延回路１５は並列に接続されたコンデ／す１＄と可変
抵抗１９からな〉、一方をシェミット閏路１４．１４’
の闇に他方ｔマイナス電源Ｋｍ地されている。

次に振子４と励振制御装置との関係を第２図及び第３図
をもって説明する。

振動する振子４が電磁石のコアの尖端８′を通過する直
前におりて振子４の反射面６で反射された光Ｊｉ１７オ
トトランジスタ１１が受光し九とき（第５図（２）　（
ｓ））　ｓ　フォトトランジスタ１１の抵抗値は低下す
ることによシ第５図ａ点の電位が低下するのでスイッチ
ングトランジスタ１６０ペース側（第３図Ｃ点）の入力
電位はｒＬＪとなり電磁コイル９への通電は直ちに速断
される、とともにｂ点の電位はｒＨＪとな〉コンデンサ
１８は充電される。

したがって振子４が電磁石尖端を通過するときは電磁力
による振子吸引作用は零となる（ＯＦＦ）（第５図（２
）　（６）　）。

振子４が電磁石尖端を通過し、フォトトランジスタ１１
による前記反射光の受光がなくなった状態では、フォト
トランジスタ１１の抵抗値は高くなり第５図１点の電位
は「ＨＪとなるが、遅延回路１ｓのコンデンサ１６の放
電によシ一定時間スイッチングトランジスタ１６のペー
ス側（Ｃ，ａＪの入力電位はｒＬＪの状態が持続され、
電磁コイル！の通電は遮断された状態が維持され、電磁
力は零〇状態が一定時間継続する（ＯＦＦ）　（菖墨図
（３）　（１１）　）　ｅそｏ　１１　、スイッチング
トランジスタ１６のペース側（Ｃ点）の入力電位が「Ｈ
ＪＫ復帰したとき、かかるスイッチング機能によシミ磁
コイル９への通電が開始され、電磁力による振子４０吸
引作用が行われる（ＯＮ）（第５図（１）（４）　）。

ζＯスイッチングトランジスタ１６の開閉時期のタイ２
ングはコンデンサ１８と並列関係にある可変抵抗１９ｔ
もりて、振子４が電磁石のコア尖端８′に向う道１１Ｋ
Ｔｈいてのみ電磁石が作動するよう調節する。

を圧電磁力の強さは励振部１６内の電磁コイルやと直列
関係にあろ可変抵抗１７をもって調節される。

冑、上記可変抵抗１７．１Ｆ、！Ｄｏ調節は一度行なえ
ば再度の調節は不用である。

上記７−コー振子実験装置で、４Ｆ時ｍＫわたり実際に
実験した測定値を第４図に挙ける。

実線は前記式における理論値を示す４のであり、実測値
は点をもりてグロットしである。

上記説明から明らかなように小屋化し九実験装置であり
ながら従来においては不可能とされた長時間にわ九るフ
ーコー振子の実験を上記構成からなる本発明によシ正確
なる振幅及単振動を持続し理論値との整合性ある実験値
を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本ｉｎｓの一実施例における概略図、第２図は
電磁力制御装置における電気回路、第５図は振子の動き
と電磁力の作用の関係を示す図、第４図は本発明の実施
例上もって実験し九測定値管示す表である。 ４・・・振子、５・・・磁性体金属、６−・・反射面、
Ｓ・・・電磁石、１０・・・発光体、１１・・・受光体
、１２・・・電磁力制御電気回路、１８・・・コンデ／
す牙１図 ｙ１３図 （１）　　　　　　（２） （４）　　　　　　（５） （ＯＮ）　　　　　　　（ＯＦＦ） （３） （６） （ＯＦＦ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）・　振子の一端を固定する固定支点と、振子の他
   端において結合した振子と、固定支点からおろした鉛直
   線上に中心点管もつ角度表示目盛板とからなる７−コー
   振子実験装置において、 前記鉛直線上に内径中心をもつシャロン環を前記振糸會
   通して前記固定支点の下に設置し、 前記振子はその下端部に磁性体金属からなる突起と該突
   起基端外周に形成した反射面を有し、 静止状態の前記振子下端の突起先端に近接し鉛直線上上
   方に向けてコア尖端を有する電磁石を配置し、 前記電磁石近傍に発光体と受光体を配置し、振動する振
   子が前記電磁石のコアの尖端を通過する直前に前記発光
   体の光ａｔ前配反射面で反射した光ａｔ＃記受光受光体
   光し、この受光によって電磁コイルへの通電を停止し、
   その停止状態上一定時閘維持したのち再び電磁コイルに
   通電音開始するように機能する電気回路を設けたことを
   特徴とするフーコー振子実験装置。
2. （２）　　特許請求の範囲ｔｓ１項のものにおいて、磁
   性体金属からなる突起の先端を円錐状形状とし、該突起
   基端外周に形成した反射面の形状上円周上とし、鉛直線
   上方に向けて配置された電磁石のコアの先端上円錐状形
   状としたもの。
3. （３）特許請求の範囲第１項のもの九おいて、シャロン
   環の内径【略三角形断面とした。もの。