A Foucault inga mitől leng 24 órán (vagy több időn) keresztül?

Az inga esetén ugye egy helyzeti energia alakul át mozgási energiává, majd újra helyzeti energiává.

Az inga szélső állapotban ennyi helyzeti energiával rendelkezik:

E = m*g*h

Amit tudunk növelni, az a tömeg, illetve a magasság. Nyilván ez az inga méreteinek növelésével érhető el (hosszabb fonál, nagyobb tömegű testtel a végén).

A súrlódás, közegellenállás erősen durva megközelítésben egy-egy lengés során ennek egy bizonyos százalékát viszi el. Ha az inga energiája egy bizonyos szint alá csökken, akkor megáll, illetve a mozgása már nem inga jellegű lesz. Tehát ezt a veszteséget kell minimalizálni. Minél vékonyabb a fonál, annál kisebb annak a közegellenállása. Illetve minél könnyebb a fonál, annál kevésbé viszi fel a teljes inga tömegközéppontját.

Mivel az inga minden irányban mozog, célszerű gömb alakú súlyt használni. Minél nagyobb tömeg van a fonál végén, annál jobb, hiszen annál nagyobb a helyzeti energia. Viszont minél sűrűbb ez az súly, ugyanakkora tömeg eseten annál kisebb a térfogat, így a felület, ezáltal a közegellenállás is. Súlynak sokszor rezet, esetleg ólmot szoktak használni.

Nagyon sok múlik a felfüggesztésen. Tegyük fel, hogy a felfüggesztésből származó súrlódás az inga energiájának 1%-át eszi meg egy periódus alatt. 10 periódus után a megmaradt energia (1-1/100)^10 = 90%, 20 periódus után 81%, 50 periódus után 60%, 100 periódus után 36%, 200 periódus után 13%, ha nem számolunk a közegellenállással. Ha sikerül ezt a súrlódási veszteséget a felére lecsökkenteni, akkor kétszer annyi ideig fog lengeni az inga.

Ha simán csak felkötjük a fonalat egy csavarra, akkor a fonalban mindenféle csavarások, nyúlások, összenyomódások lépnek fel. Ezt nagyon le lehet csökkenteni, ha olyan felfüggesztést használunk, ami lehetőleg gördülő súrlódást jelent, minél kisebb felületen. Néhány lehetséges megoldás:

[link]

[link]