ブランコの謎　〜意外に不思議〜

誰でも子供の頃にブランコで遊んだことぐらいあるだろう。　非常に身近な遊具である。　だが、ブランコを漕ぐメカニズムを理論的に説明できるだろうか？　考えてみると意外に不思議である。

“共振を起こして揺れを増大させるんダヨ！”　機械工学系の学生なら即座にこう答えるだろう。機械力学の講義で共振の説明にあたりブランコの例はよく語られる。　　振動系に外力を入れる時、角振動数ωが一致してしまうと共振を起こして揺れが増す(→構造物が破壊される)のだが、ブランコを漕ぐ場合は単純な外力の入力は無い。　次の図はブランコに人が乗って漕いでいるところを単純に表したものである。

『ブランコを漕ぐ』というのは『ブランコの上で立ったり座ったりを繰り返すこと』により行う。 赤い矢印は人を中心にした座標系(軸Ａ、軸Ｂ)を表しているが、ブランコを漕ぐ人は軸Ａの方向にしか運動できない。軸Ａの方向であれば、ブランコの台と支点とは鎖で繋がっているため、この軸上では作用・反作用の関係が成立し、運動可能だ。　しかし軸Ｂの方向は『支えるモノが無い』ので力を加えても『空振り状態』だ。

ココが非常に重要である。ブランコの運動は『軸Ｂの方向』なのに『軸Ｂの方向には力を加えることが出来ない』のである。　なんじゃコリャ!?　運動方程式は『f = ma 』　で記述されるがこれでは『 0= ma 』　で運動に変化が起こらないことになるじゃない!??　直交した方向へのエネルギーの受け渡しなど可能なのか???　簡単なようで意外に不思議である。

そんな訳で、今回はブランコの漕ぎ方のメカニズムの解析である。

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