Proč je kyvadlo vědecky důležité?

Kyvadla jsou relativně jednoduchá zařízení a byla studována od 17. století. Italský vědec Galileo Galilei zahájil experimenty s použitím kyvadel na počátku 16. století a první kyvadlové hodiny vynalezl v roce 1656 nizozemský vědec Christiaan Huygens. Od těch počátků mají kyvadla nadále klíčovou roli při stavbě složitějších strojů a také přispívají k modernímu chápání fyziky.

Kyvadlo se skládá z závaží zvaného bob, které visí z pevného bodu. Když je kyvadlo aktivováno nebo zataženo v jednom směru, vykazuje pohybový princip zvaný setrvačnost, což je Newtonův první zákon pohybu. Uvádí, že tělo v klidu zůstává v klidu a tělo v pohybu zůstává v pohybu, pokud na něj nepůsobí vnější síla. Kyvadla poskytují důkaz o prvním Newtonově zákonu pohybu.

Krátce poté, co Galileo začal formálně studovat vlastnosti kyvadel, popsal svá pozorování v dopise příteli. Galileův dopis popisoval jeho objev, že čas potřebný k tomu, aby se kyvadlo houpalo sem a tam, zůstal konstantní. Později Santorio začal používat kyvadlo k měření pulsu pacienta. Ve stejném století Galileova objevu se začala používat kyvadla jako náhrada za nespolehlivé mechanismy, které poháněly hodiny.

Galileo použil kyvadlo k provádění měření účinků gravitace. Poznamenal, že důvodem, proč se kyvadlo pohybuje zpět do klidové polohy, je gravitační síla, která táhne bob dolů. Pomocí matematiky a skutečnosti, že kyvadlo kmitá konstantní rychlostí, dokázal Galileo určit přibližné účinky gravitačního tahu. Tyto rané experimenty a použití kyvadel umožňují vědcům vypočítat tvar Země.

Vědci předpokládali, že Země je kulatá rotující koule po tisíce let. Avšak až 1851–200 let poté, co Galileo zahájil experimenty, dokázal jiný vědec dokázat, že se Země točí. Foucault, francouzský fyzik, pomocí kyvadla demonstroval nejen to, že se Země točí, ale také to, že to trvá 24 hodin. Foucaultovy demonstrace ukazují kyvadlo, které se otáčí. Ve skutečnosti nastavení kyvadla znemožňuje rotaci, což znamená, že se otáčí podlaha pod kyvadlem.