पेंडुलम क्यों झूलता है?

गैलीलियो गैलीली (1564-1642) ने सबसे पहले अध्ययन किया कि एक पेंडुलम क्यों झूलता है। उनका काम मौलिक शक्तियों को समझाने के लिए माप के उपयोग की शुरुआत थी।

क्रिस्टियान ह्यूजेंस ने १६५६ में पेंडुलम घड़ी के निर्माण के लिए पेंडुलम की नियमितता का उपयोग किया, जिसने एक सटीकता प्रदान की जो तब तक प्राप्त नहीं हुई थी। यह नया उपकरण एक दिन में 15 सेकंड के भीतर सटीक था।

सर आइजैक न्यूटन (1642-1727) ने गति के नियमों को विकसित करते हुए इस प्रारंभिक कार्य का उपयोग किया। बदले में न्यूटन के काम ने भूकंप को मापने के लिए सिस्मोग्राफ जैसे बाद के विकास को जन्म दिया।

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पेंडुलम का उपयोग यह दिखाने के लिए किया जा सकता है कि पृथ्वी गोल है। पेंडुलम एक विश्वसनीय पैटर्न के साथ झूलते हैं और गुरुत्वाकर्षण के अदृश्य बल के साथ काम करते हैं, जो ऊंचाई के आधार पर भिन्न होता है। यदि पेंडुलम सीधे उत्तरी ध्रुव पर है, तो पेंडुलम की गति का पैटर्न चौबीस घंटे की समय सीमा में बदल जाता है, लेकिन ऐसा नहीं होता है। पृथ्वी घूमती है जबकि पेंडुलम गति के एक ही तल में रहता है।

पेंडुलम बनाने के विभिन्न तरीके हैं जो उनके स्विंग करने के तरीके को बदलते हैं। फिर भी, वे कैसे काम करते हैं इसके पीछे बुनियादी भौतिकी हमेशा एक समान रहती है।

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एक साधारण लोलक को एक डोरी से बनाया जा सकता है और एक भार को एक बिंदु से लटकाया जा सकता है। स्ट्रिंग के लिए अन्य सामग्री का उपयोग किया जा सकता है, जैसे रॉड या तार। वजन, जिसे बॉब कहा जाता है, किसी भी वजन का हो सकता है। गैलीलियो का अलग-अलग वजन के तोप के दो गोले गिराने का प्रयोग इसे दर्शाता है। विभिन्न द्रव्यमान की वस्तुएं एक ही दर से गुरुत्वाकर्षण बल के तहत गति करती हैं।

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पेंडुलम के पीछे के विज्ञान को गुरुत्वाकर्षण और जड़ता की ताकतों के माध्यम से समझाया गया है।

पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण लोलक को आकर्षित करता है। जब लोलक स्थिर लटका रहता है, तो तार और वजन सीधे होते हैं और पृथ्वी से 90 डिग्री के कोण पर होते हैं क्योंकि गुरुत्वाकर्षण तार और भार को पृथ्वी की ओर खींचता है। जड़ता पेंडुलम को तब तक आराम से रहने का कारण बनती है जब तक कि कोई बल उसे स्थानांतरित न कर दे।

जब तार और वजन को एक सीधी गति में ले जाया जाता है, तो वजन और तार जड़त्व के तहत कार्य कर रहे होते हैं। इसका अर्थ यह है कि चूंकि लोलक अब गति में है, यह गतिमान रहता है, जब तक कि कोई बल न हो जो इसे रोकने के लिए कार्य करे।

चलते समय गुरुत्वाकर्षण पेंडुलम पर काम करता है। गतिमान बल कम हो जाता है क्योंकि गुरुत्वाकर्षण बल लोलक पर कार्य करता है। पेंडुलम धीमा हो जाता है और फिर शुरुआती बिंदु पर लौट आता है। यह आगे-पीछे झूलता हुआ बल तब तक जारी रहता है जब तक कि गति शुरू करने वाला बल गुरुत्वाकर्षण से अधिक मजबूत नहीं होता है, और फिर पेंडुलम फिर से आराम पर होता है।

गुरुत्वाकर्षण उसी पथ के साथ प्रारंभिक बिंदु पर लौटने के लिए पेंडुलम को वापस नहीं खींच रहा है। गुरुत्वाकर्षण बल लोलक को नीचे पृथ्वी की ओर खींच रहा है।

अन्य बल गतिमान लोलक के बल के विरोध में कार्य करते हैं। ये बल वायु प्रतिरोध (हवा में घर्षण), वायुमंडलीय दबाव (समुद्र पर एक वातावरण) हैं स्तर, जो उच्च ऊंचाई पर कम हो जाता है) और उस बिंदु पर घर्षण जहां तार का शीर्ष होता है जुड़े हुए।

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न्यूटन ने 1667 में प्रिंसिपिया मैथमैटिका में लिखा था कि पृथ्वी के अण्डाकार होने के कारण गुरुत्वाकर्षण विभिन्न अक्षांशों पर एक अलग स्तर का प्रभाव डालता है।

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जब उन्होंने पेंडुलम का अध्ययन किया, तो गैलीलियो ने पाया कि यह नियमित रूप से झूलता रहेगा। इसका झूला, जिसे इसका काल कहा जाता है, मापा जा सकता है। सामान्य तौर पर तार की लंबाई ने पेंडुलम की अवधि को नहीं बदला।

हालांकि, बाद में, जैसे-जैसे यांत्रिक उपकरण विकसित किए गए, जैसे कि पेंडुलम घड़ी, यह पाया गया कि पेंडुलम की लंबाई अवधि को बदल देती है। तापमान परिवर्तन के परिणामस्वरूप छड़ की लंबाई में थोड़ा परिवर्तन होता है, जिसके परिणामस्वरूप अवधि में परिवर्तन होता है।