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物理的にブランコで一回転することは可能ですか?

arubasu5678さん

2012/12/2309:53:56

物理的にブランコで一回転することは可能ですか?

あれは確か重心を移動することによって垂直抗力が仕事するんでしったっけ?
そこらへんも解説してくれると助かります

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bunryu1956さん

編集あり2012/12/2315:35:12

基本的には無理ですね。垂直抗力は仕事をしません。しかしそれが大事で
高くぶれた時点(90°内)で背を伸ばすことで仕事をせずに重心を上げられ
位置エネルギーが稼げます。そして真下に来るまでに屈むことでこのエネル
ギーを運動エネルギーとして蓄えます。さらに逆に上がっても
もう一度戻ってもまた同じことを繰り返す。
結局ブランコをこぐ動作は、高いところで重心をあげてさらに位置エネルギーを稼ぎ、
それを低いところで重心を下げて運動エネルギーとしてためていく。
そういう作業です。
しかしそれも角度が小さい時で90°(横水平)に近くなった時点で、
仕事をせずに重心を高くすることが出来なくなります。
なぜなら垂直抗力方向が水平方向に近づいてきますから。
そして水平にぶれだした時点でこぐことに何の意味もなくなりますから
基本的にはここまでです。
しかし何等かの理由でこの水平を超えられれば、今度は今までと逆に
高いところで屈むことで位置エネルギーを稼ぐことができますから
あとは逆に一回転しやすくなるでしょう。

したがってこの何らかの理由が探せれば可能ですね。
もしかして水平に近い時にわずかでも稼いだ位置エネルギーで、逆側で水平を超えることが出来れば
なんですけどね。(ただしこの辺はアキレスと亀状態に近いですから、理想的には「無理」でしょうか。)
ほかには、もともと力学的エネルギー保存則が、物理現象を理想化したものでしかないということがありますね。
たとえば摩擦ですが、これでは減ることはあっても増えることはありませんし力学的エネルギー以上には決してなりません。
しかし、摩擦との兼ね合いで垂直効力方向以外に仕事をせずに位置エネルギーを変える方向が見いだせれば、それを利用して位置エネルギーを稼ぎ水平方向を越えられるかもしれません。
そこのところの要素まではわかりませんから、私の答えは理想的に考えれば「ほぼ無理」だろうとしておきます。

追伸
ブランコを折り曲げ、水平方向で方向を変えて位置エネルギーを変えるという方法があるかも知れませんね。考えて見られてください。ただし位置エネルギーを変えるときブランコの動きに対して仕事をしたら逆にブランコの運動エネルギーが吸収されて、総和は増えませんから、その点をご注意ください。

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