Galileo Galilei (1564-1642) tutki ensin, miksi heiluri heilahtaa. Hänen työnsä oli alku mittausten käytölle selittää perusvoimat.
Christiaan Huygens käytti heilurin säännöllisyyttä heilurikellon rakentamiseen vuonna 1656, mikä antoi tarkkuutta, jota siihen asti ei ollut saavutettu. Tämä uusi laite oli tarkka 15 sekunnissa päivässä.
Sir Isaac Newton (1642-1727) käytti tätä varhaista työtä kehittäessään liikelakeja. Newtonin työ puolestaan johti myöhempään kehitykseen, kuten seismografi maanjäristysten mittaamiseen.
ominaisuudet
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
Heilureita voidaan käyttää osoittamaan, että maa on pyöreä. Heilurit kääntyvät luotettavalla kuviolla ja toimivat näkymättömällä painovoimalla, joka vaihtelee korkeuden mukaan. Jos heiluri on suoraan pohjoisnavan päällä, heilurin liikkumismalli näyttää muuttuvan 24 tunnin aikana, mutta se ei muutu. Maa pyörii, kun heiluri pysyy samassa liiketasossa.
On olemassa erilaisia tapoja rakentaa heilureita, jotka muuttavat tapaa heilua. Silti niiden toiminnan taustalla oleva perusfysiikka pysyy aina samana.
Rakenne
•••humonia / iStock / Getty Images
Yksinkertainen heiluri voidaan tehdä narulla ja painolla, joka on ripustettu yhteen pisteeseen. Merkkijonoon voidaan käyttää muuta materiaalia, kuten sauva tai lanka. Paino, jota kutsutaan bobiksi, voi olla mikä tahansa paino. Galileon kokeilu pudottaa kaksi eripainoista tykinkuulia kuvaa tätä. Eri massojen kohteet kiihtyvät painovoiman alaisena samalla nopeudella.
Toiminto
•••cerae / iStock / Getty Images
Heilurin takana oleva tiede selitetään painovoimien ja hitausvoimien avulla.
Maan painovoima houkuttelee heiluria. Kun heiluri roikkuu paikallaan, lanka ja paino ovat suorassa ja 90 asteen kulmassa maapallon suhteen, kun painovoima vetää narun ja painon maahan. Inertia saa heilurin pysymään levossa, ellei voima saa sitä liikkumaan.
Kun vaijeria ja painoa liikutetaan suoralla liikkeellä, paino ja vaijeri toimivat hitausvallassa. Tämä tarkoittaa, että koska heiluri on nyt liikkeessä, se jatkaa liikkumistaan, ellei ole voimaa, joka saa sen pysähtymään.
Painovoima vaikuttaa heiluriin, kun se liikkuu. Liikkuva voima pienenee, kun painovoima vaikuttaa heiluriin. Heiluri hidastuu ja palaa sitten lähtöpisteeseen. Tämä edestakaisin kääntyvä voima jatkuu, kunnes liikkeen aloittanut voima ei ole painovoimaa vahvempi, ja sitten heiluri on jälleen levossa.
Painovoima ei vedä heiluria takaisin palataksesi aloituspisteeseen samalla polulla. Painovoima vetää heiluria alaspäin kohti maata.
Muut voimat toimivat liikkuvan heilurin voimaa vastaan. Nämä voimat ovat ilmankestävyys (kitka ilmassa), ilmakehän paine (ilmakehä merellä) taso, joka pienenee suuremmissa korkeuksissa) ja kitka pisteessä, jossa langan yläosa on kytketty.
Huomioita
•••stuartmiles99 / iStock / Getty Images
Newton kirjoitti vuonna 1667 Principia Mathematicassa, että koska maapallo on elliptinen, painovoimalla on eri vaikutusaste eri leveysasteilla.
Väärinkäsitykset
•••ernstboese / iStock / Getty Images
Kun he tutkivat heiluria, Galileo huomasi, että se heilahtaa säännöllisesti. Sen keinu, jota kutsutaan jaksoksi, voitiin mitata. Johdon pituus ei yleensä muuttanut heilurin jaksoa.
Myöhemmin, kun kehitettiin mekaanisia laitteita, kuten heilurikello, havaittiin, että heilurin pituus muuttaa jaksoa. Lämpötilan muutokset johtavat pieneen muutokseen tangon pituudessa, jolloin tulos muuttuu jaksossa.