Το Galileo Galilei (1564-1642) μελέτησε για πρώτη φορά γιατί ένα εκκρεμές ταλαντεύεται. Το έργο του ήταν η αρχή της χρήσης μετρήσεων για να εξηγήσει θεμελιώδεις δυνάμεις.
Ο Christiaan Huygens έκανε χρήση της κανονικότητας του εκκρεμούς για να κατασκευάσει το ρολόι του εκκρεμούς το 1656, το οποίο παρείχε μια ακρίβεια που μέχρι τότε δεν είχε επιτευχθεί. Αυτή η νέα συσκευή ήταν ακριβής σε 15 δευτερόλεπτα την ημέρα.
Ο Sir Isaac Newton (1642-1727) έκανε χρήση αυτής της πρώιμης εργασίας καθώς ανέπτυξε τους νόμους της κίνησης. Το έργο του Νεύτωνα με τη σειρά του οδήγησε σε μεταγενέστερες εξελίξεις, όπως ο σεισμογράφος για τη μέτρηση σεισμών.
Χαρακτηριστικά
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Εικόνες
Τα εκκρεμή μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να δείξουν ότι η Γη είναι στρογγυλή. Τα εκκρεμή ταλαντεύονται με αξιόπιστο σχέδιο και λειτουργούν με την αόρατη δύναμη βαρύτητας, η οποία ποικίλλει ανάλογα με το υψόμετρο. Εάν το εκκρεμές βρίσκεται ακριβώς πάνω από τον Βόρειο Πόλο, το μοτίβο κίνησης του εκκρεμούς φαίνεται να αλλάζει σε χρονικό διάστημα είκοσι τεσσάρων ωρών, αλλά δεν το κάνει. Η Γη περιστρέφεται ενώ το εκκρεμές παραμένει στο ίδιο επίπεδο κίνησης.
Υπάρχουν διαφορετικοί τρόποι κατασκευής εκκρεμών που αλλάζουν τον τρόπο που ταλαντεύονται. Ωστόσο, η βασική φυσική πίσω από τον τρόπο λειτουργίας τους παραμένει πάντα η ίδια.
Δομή
•••humonia / iStock / Getty Images
Ένα απλό εκκρεμές μπορεί να φτιαχτεί με ένα κορδόνι και ένα βάρος κρεμασμένο από ένα μόνο σημείο. Άλλο υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη χορδή, όπως ράβδος ή σύρμα. Το βάρος, που ονομάζεται bob, μπορεί να είναι οποιουδήποτε βάρους. Αυτό το εξηγεί το πείραμα του Galileo να ρίχνει δύο μπάλες κανόνι διαφορετικών βαρών. Αντικείμενα διαφορετικής μάζας επιταχύνονται υπό τη δύναμη της βαρύτητας με τον ίδιο ρυθμό.
Λειτουργία
•••cerae / iStock / Getty Images
Η επιστήμη πίσω από το εκκρεμές εξηγείται μέσω των δυνάμεων της βαρύτητας και της αδράνειας.
Η βαρύτητα της Γης προσελκύει το εκκρεμές. Όταν το εκκρεμές κρέμεται ακίνητο, το σύρμα και το βάρος είναι ευθεία και σε γωνία 90 μοιρών προς τη Γη καθώς η βαρύτητα τραβά το κορδόνι και το βάρος στη Γη. Η αδράνεια προκαλεί το εκκρεμές να παραμείνει σε ηρεμία, εκτός εάν μια δύναμη το κάνει να κινείται.
Όταν το σύρμα και το βάρος μετακινούνται σε ευθεία κίνηση, το βάρος και το σύρμα ενεργούν υπό αδράνεια. Αυτό σημαίνει ότι δεδομένου ότι το εκκρεμές είναι τώρα σε κίνηση, συνεχίζει να κινείται, εκτός εάν υπάρχει μια δύναμη που δρα για να το κάνει να σταματήσει.
Η βαρύτητα λειτουργεί στο εκκρεμές ενώ κινείται. Η κινούμενη δύναμη γίνεται μικρότερη καθώς η δύναμη της βαρύτητας δρα στο εκκρεμές. Το εκκρεμές επιβραδύνεται και μετά επιστρέφει στο σημείο εκκίνησης. Αυτή η δύναμη ταλάντευσης-πίσω-πίσω συνεχίζεται έως ότου η δύναμη που ξεκίνησε την κίνηση δεν είναι ισχυρότερη από τη βαρύτητα και στη συνέχεια το εκκρεμές είναι σε ηρεμία και πάλι.
Η βαρύτητα δεν τραβά το εκκρεμές για να επιστρέψει στο σημείο εκκίνησης στην ίδια διαδρομή. Η δύναμη της βαρύτητας τραβά το εκκρεμές προς τη Γη.
Άλλες δυνάμεις δρουν σε αντίθεση με τη δύναμη του κινούμενου εκκρεμούς. Αυτές οι δυνάμεις είναι αντίσταση στον αέρα (τριβή στον αέρα), ατμοσφαιρική πίεση (ατμόσφαιρα στη θάλασσα επίπεδο, το οποίο μειώνεται σε μεγαλύτερα υψόμετρα) και τριβή στο σημείο όπου βρίσκεται η κορυφή του καλωδίου συνδεδεμένος.
Σκέψεις
•••stuartmiles99 / iStock / Getty Images
Ο Νεύτωνας έγραψε το 1667, στην Principia Mathematica, ότι επειδή η Γη είναι ελλειπτική, η βαρύτητα ασκεί διαφορετικό επίπεδο επιρροής σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη.
Παρανοήσεις
•••ernstboese / iStock / Getty Images
Όταν μελέτησε το εκκρεμές, ο Γαλιλαίος ανακάλυψε ότι θα ταλαντεύονταν τακτικά. Η κούνια της, που ονομάζεται περίοδος, μπορούσε να μετρηθεί. Το μήκος του σύρματος γενικά δεν άλλαξε την περίοδο του εκκρεμούς.
Ωστόσο, αργότερα, καθώς αναπτύχθηκαν μηχανικές συσκευές, όπως το ρολόι του εκκρεμούς, βρέθηκε ότι το μήκος του εκκρεμούς αλλάζει την περίοδο. Οι αλλαγές θερμοκρασίας έχουν ως αποτέλεσμα μια μικρή αλλαγή στο μήκος της ράβδου, με αποτέλεσμα να αλλάζει η περίοδος.