バネの強さを変えて自動的に共鳴する

外部からの衝撃に共鳴するよう、自分から息を合わせる装置のシミュレーションです。

共鳴したがる装置

一秒間に発射されるボールの数：個

バネの強さをリセット

操作方法

一秒間に発射されるボールの数：ボールを発射する頻度を設定します。

[バネの強さをリセット]ボタン：バネの強さをリセットして元の太さに戻します。

解説

このデモは、自動的に共鳴するよう自ら変形する装置をシミュレートします。ボールを発射するテンポと装置の固有振動数はあっていないので最初はあまり振動しませんが、１０秒ほど放置して様子を見てみると、だんだんバネの太さが変わって振動が大きくなります。

もちろん現実にはバネの太さを途中で変えることなどできません。現実的に考えるなら、メトロノームがおもりの位置を変えることによってしているような固有振動数調節方法を採用すべきでしょう。しかしそれなら現実にメトロノームを改造して実験すればいいわけで、ここではシミュレーション中でしかできない非現実的な設定にあえてしてみました。

このプログラムはボールがおもりに当たったときに、おもりの動きと衝突タイミングのズレを元に、バネの強さを調節します。ボールが飛んでくるテンポがあまりに早すぎたら、バネを太くして速く振動できるようにします。ボールのテンポがおそすぎたらバネを細くしてゆっくり振動できるようにします。

しかし、このこのやり方は不完全なところがあり、ときどき失敗します。ボールが当たった時のおもりの位置によってバネの太さを調節しているので、ボールが飛んで来るまでにおもりが２回振動したりしたら、もう調節がおかしくなってしまいます。

また、一秒間に発射されるボールの数を最大にして、バネの強さをリセットすると、なんの訓練も受けていない新兵がいきなり戦場に出てきた時のようになります。