Галилео Галилей (1564-1642) за първи път изучава защо махалото се люлее. Неговата работа е началото на използването на измервания за обяснение на основните сили.
Кристиан Хюйгенс използва редовността на махалото, за да изгради махало часовник през 1656 г., което осигурява точност, която дотогава не е била постигната. Това ново устройство беше с точност до 15 секунди на ден.
Сър Исак Нютон (1642-1727) използва тази ранна работа, докато разработва законите на движението. Работата на Нютон от своя страна доведе до по-късни разработки като сеизмографа за измерване на земетресения.
Характеристика
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
Махалата могат да се използват, за да се покаже, че Земята е кръгла. Махалата се люлеят с надежден модел и работят с невидимата сила на гравитацията, която варира в зависимост от надморската височина. Ако махалото е директно над Северния полюс, моделът на движение на махалото изглежда се променя в рамките на двадесет и четири часа, но не се променя. Земята се върти, докато махалото остава в същата равнина на движение.
Има различни начини за конструиране на махала, които променят начина, по който се люлеят. И все пак основната физика зад начина, по който работят, винаги остава същата.
Структура
•••хумония / iStock / Гети изображения
Обикновено махало може да се направи с връв и тежест, окачени на една точка. За струната могат да се използват и други материали, като пръчка или тел. Теглото, което се нарича боб, може да бъде с всякакво тегло. Експериментът на Галилей за изпускане на две топовни топки с различно тегло илюстрира това. Обектите с различна маса се ускоряват под силата на гравитацията със същата скорост.
Функция
•••cerae / iStock / Getty Images
Науката зад махалото се обяснява чрез силите на гравитацията и инерцията.
Гравитацията на Земята привлича махалото. Когато махалото виси неподвижно, жицата и тежестта са прави и под ъгъл от 90 градуса спрямо Земята, докато гравитацията дърпа струната и тежестта към Земята. Инерцията кара махалото да остане в покой, освен ако сила го кара да се движи.
Когато телта и тежестта се движат с право движение, тежестта и телта действат под инерция. Това означава, че тъй като махалото вече е в движение, то продължава да се движи, освен ако няма сила, която действа, за да го спре.
Гравитацията действа върху махалото, докато се движи. Подвижната сила става по-малка, когато силата на гравитацията действа върху махалото. Махалото се забавя и след това се връща към началната точка. Тази сила на люлеене напред-назад продължава, докато силата, която е започнала движението, не е по-силна от гравитацията и тогава махалото отново е в покой.
Гравитацията не дърпа махалото обратно, за да се върне в началната точка по същия път. Силата на гравитацията дърпа махалото надолу към Земята.
Други сили действат в противовес на силата на движещото се махало. Тези сили са въздушно съпротивление (триене във въздуха), атмосферно налягане (атмосфера в морето) ниво, което намалява на по-голяма надморска височина) и триене в точката, където е горната част на жицата свързани.
Съображения
•••stuartmiles99 / iStock / Getty Images
Нютон пише през 1667 г. в Principia Mathematica, че поради елиптичността на Земята гравитацията оказва различно ниво на влияние на различни географски ширини.
Заблуди
•••ernstboese / iStock / Getty Images
Когато изучава махалото, Галилей открива, че то ще се люлее редовно. Неговата люлка, наречена период, може да бъде измерена. Дължината на проводника като цяло не променя периода на махалото.
По-късно обаче, с развитието на механични устройства, като часовника на махалото, беше установено, че дължината на махалото наистина променя периода. Температурните промени водят до лека промяна в дължината на пръта, като резултатът е промяна в периода.