Galileo Galilei (1564.-1642.) Prvi je put proučavao zašto se njihalo ljulja. Njegov je rad bio početak upotrebe mjerenja za objašnjavanje temeljnih sila.
Christiaan Huygens iskoristio je pravilnost njihala za konstrukciju sata njihala 1656. godine, što je pružalo točnost koja do tada nije bila postignuta. Ovaj je novi uređaj bio precizan u roku od 15 sekundi dnevno.
Sir Isaac Newton (1642-1727) iskoristio je ovo rano djelo dok je razvijao zakone gibanja. Newtonovo je djelo zauzvrat dovelo do kasnijih događaja poput seizmografa za mjerenje potresa.
Značajke
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
Klatna se mogu koristiti da pokažu da je Zemlja okrugla. Klatna se ljuljaju pouzdanim uzorkom i djeluju s nevidljivom silom gravitacije koja varira ovisno o nadmorskoj visini. Ako je njihalo izravno iznad Sjevernog pola, čini se da se obrazac kretanja njihala mijenja u vremenskom okviru od dvadeset četiri sata, ali to se ne događa. Zemlja se okreće dok visak ostaje u istoj ravnini kretanja.
Postoje različiti načini konstruiranja njihala koji mijenjaju način njihova njihanja. Ipak, osnovna fizika koja stoji iza njihovog rada uvijek ostaje ista.
Struktura
•••humonia / iStock / Getty Images
Jednostavno njihalo može se napraviti s uzicom i utegom obješenim o jednu točku. Za strunu se mogu koristiti i drugi materijali, poput šipke ili žice. Težina, koja se naziva bob, može biti bilo koje težine. To ilustrira Galilejev eksperiment ispuštanja dviju topovskih kuglica različitih težina. Objekti različite mase ubrzavaju se pod silom gravitacije jednakom brzinom.
Funkcija
•••cerae / iStock / Getty Images
Znanost koja stoji iza njihala objašnjava se pomoću sila gravitacije i inercije.
Zemljina gravitacija privlači njihalo. Kad visak mirno visi, žica i uteg su ravni i pod kutom od 90 stupnjeva prema Zemlji dok gravitacija vuče žicu i uteg prema Zemlji. Inercija uzrokuje da klatno ostane u mirovanju, osim ako ga sila natjera na pomicanje.
Kada se žica i uteg pomiču ravno, uteg i žica djeluju pod inercijom. To znači da se, jer je njihalo sada u pokretu, nastavlja kretati, osim ako ne postoji sila koja djeluje kako bi ga zaustavila.
Gravitacija djeluje na njihalo dok se kreće. Sila koja se kreće postaje manja kako sila gravitacije djeluje na njihalo. Klatno usporava, a zatim se vraća na početnu točku. Ta se sila njihanja naprijed-natrag nastavlja sve dok sila koja je pokrenula kretanje ne bude jača od gravitacije, a zatim visak ponovno miruje.
Gravitacija ne povlači visak natrag da se vrati na početnu točku istim putem. Sila gravitacije vuče njihalo prema zemlji.
Ostale sile djeluju suprotno sili njihala u pokretu. Te su sile otpor zraka (trenje u zraku), atmosferski tlak (atmosfera na moru razina, koja se smanjuje na većim nadmorskim visinama) i trenje na mjestu gdje je vrh žice povezani.
Razmatranja
•••stuartmiles99 / iStock / Getty Images
Newton je 1667. godine u Principia Mathematica napisao da, budući da je Zemlja eliptična, gravitacija vrši različitu razinu utjecaja na različitim geografskim širinama.
Zablude
•••ernstboese / iStock / Getty Images
Kad je proučavao njihalo, Galileo je otkrio da će se redovito njihati. Njegov se zamah, koji se naziva razdobljem, mogao mjeriti. Duljina žice općenito nije promijenila razdoblje njihala.
Međutim, kasnije, kako su se razvijali mehanički uređaji, poput sata njihala, utvrđeno je da duljina njihala mijenja razdoblje. Promjene temperature rezultiraju laganom promjenom duljine štapa, a rezultat je promjena razdoblja.