【物理】2つの振り子時計の同期現象を音波によって説明する
Scientific Reports
Physics: A sound explanation for synchronizing clocks
同じ壁に掛かった2つの振り子時計が同期するという奇妙な現象は、振り子時計を発明したクリスチャン・ホイヘンスによって17世紀に初めて観察された。今週掲載される論文では、その原因が音波パルスの交換であることが示唆されている。今回の研究では、理論モデルと実験結果の組み合わせが、こうした説明を導き出す上で役立った。
ホイヘンスは、同じ壁に掛かった2つの振り子時計あるいは2脚の椅子の上に置かれた板から吊り下げられた2つの振り子時計の振り子を観察して、振り子の動きが同期するようになったことを発見した。この2つの系については数々の説明が提案されているが、最初の事例（同じ壁に掛かった2つの振り子時計）のモデル化の方が難しかった。今回、Henrique OliveiraとLuis Meloは、伝搬する音波パルスが時計から時計へと移動して、振り子の揺れを乱し、同期させるという仮説を提示した。OliveiraとMeloは、壁に固定されたアルミ製のレールに取り付けられた2つの振り子時計の振り子を観察することで、この仮説を検証した。その結果からは、振り子の揺れの速さの変化が音波パルスの生成周期と一致していることが示唆されている。
The synchronisation of two pendulum clocks hanging from the same wall may be caused by the exchange of sound pulses, a paper in Scientific Reports this week suggests. A combination of theoretical models and experimental results help to provide an explanation for this strange phenomenon, first observed in the 17th century by the inventor of the pendulum clock, Christiaan Huygens.
Huygens observed the pendulums of two clocks hanging from a wall or from a board standing on two chairs would eventually swing together in unison. Explanations for both systems have been proposed, although the first case (two clocks hanging from a wall) has been harder to model. Now, Henrique Oliveira and Luis Melo hypothesise that travelling sound pulses might pass from clock to clock, perturbing the swing of the pendulums and causing them to synchronise. They test this theory by observing the pendulums of two pendulum clocks attached to an aluminium rail fixed to a wall. Their results suggest that a change in the speed of the pendulum swings coincides with a sound-pulse producing cycle.
doi: 10.1038/srep11548
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