第1章

浮上質量法の原理

仕組み

浮上：剛体（質量 M）を空気軸受（エアベアリング）で支え、ほぼ摩擦のない状態で一方向に動けるようにします。重力 Mg は軸受が支えます。
力を加える：測りたい対象（力センサ、材料、構造物など）と質量を衝突させたり、振動させたりして、力を加えます。
運動を測る：質量に取り付けたコーナーキューブでレーザー光を反射させ、光干渉計でドップラーシフト周波数を測ります。
計算する：速度 v はドップラーシフト周波数に比例します（v = λ_air × f_Doppler / 2、f_Doppler = f_beat − f_rest）。速度から加速度 a と位置 x を求め、質量に働く力を F = Ma で求めます。

図：データ処理。周波数 → 速度 → 加速度・位置 → 力

図：計測結果の例。周波数から速度、加速度、力、位置を順に求める（不確かさ約0.5%）

強み	内容
定義に基づく	力を、質量と加速度の積という定義から直接求める。質量は精密に測れ、加速度は光の波長を基準に測れる
時間がそろう	計測中は周波数だけを記録し、他の量はすべて後から計算する。速度・位置・加速度・力の時間軸が正確に一致する
力センサが要らない	基準の力を力センサに頼らずに得られる。だから、力センサ自身を校正できる