水面が水平な理由
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2025.06.05


 一様な重力場を任意に作ることができる器械を用いて実験します。重力場の大きさは変えないで、30度をなす2つの方向AとBに切り替えるように設定します。まずAの方向に重力場を作り、容器に半分くらいのの水を入れます。すると水面はAの方向に垂直になります。そこで、重力場をBの方向に切り替えます。すると、水面は容器の中でギッコンバッタンの振動をして次第に振幅が小さくなって水面はBの方向に垂直になって振動を止めます。

  


重力場の方向をBに切り替えた直後のイメージ:

  

 a, b, c の部分に加わる水圧の大きさは、 abc です。したがって、b の部分には ac の方向に力が作用してその部分はその方向に移動します。そして b よりも上の部分は ac の方向に移動しながら下方へも移動してきます。こうして水面の振動が起こるようになります。そして、いずれ水の粘性によって振動にブレーキがかかり左右のバランスがとれたところで静止します。