Klatno je jednostavna naprava sastavljena od utega ovješenog na žici, žici, metalu ili drugom materijalu koji se ljulja naprijed-nazad. Klatna su se koristila u djedovim satovima i slično kako bi zadržala vrijeme. Znanstvena načela određuju što utječe na brzinu njihanja njihala. Ovi principi predviđaju ponašanje klatna na temelju njegovih značajki.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Sile gravitacije, masa viska, duljina kraka, trenje i otpor zraka utječu na brzinu zamaha.
Pokret
Povucite klatno natrag i otpustite ga. Možete pustiti da se njihalo samostalno ljulja naprijed-natrag, ili ga u slučaju sata pustite da se ljulja pomoću zupčanika. U svakom slučaju princip periodičnog gibanja utječe na njihalo. Sila gravitacije povlači uteg ili bob prema dolje dok se njiše. Klatno se ponaša poput padajućeg tijela, krećući se prema središtu kretanja ravnomjernom brzinom, a zatim se vraćajući.
Duljina
Brzina njihanja ili frekvencija njihala određena je njezinom duljinom. Što je njihalo duže, bilo da je u pitanju žica, metalna šipka ili žica, to se njihalo sporije ljulja. Suprotno tome, što je njihalo kraće, brzina njihanja je brža. To predstavlja apsolutni princip koji će uvijek raditi bez obzira na vrstu dizajna. Na djedovim satovima s dugim njihalima ili na kraćim satovima, brzina njihanja ovisi o duljini njihala.
Amplituda
Amplituda se odnosi na kut njihanja ili koliko se unazad njihalo njiše. Njihalo u mirovanju ima kut od 0 stupnjeva; povucite ga na pola između odmora i paralelno s tlom i imate kut od 45 stupnjeva. Pokrenite njihalo i vi odredite amplitudu. Eksperimentirajte s različitim polaznim točkama i otkrit ćete da amplituda ne utječe na brzinu zamaha. Klatnu će trebati isto toliko vremena da se vrati na početnu točku. Jedna iznimka uključuje vrlo velik kut, jedan iznad bilo kojeg razumnog zamaha sata ili bilo kojeg drugog uređaja. U tom će slučaju utjecati na brzinu njihanja jer se njihalo brže odvija.
Masa
Jedan od čimbenika koji ne utječe na brzinu zamaha je težina boba. Povećajte težinu na njihalu, a gravitacija samo teže vuče, izjednačite dodatnu težinu. Kao što škola za prvake ističe, sila gravitacije na bilo kojem padajućem predmetu je ista bez obzira na masu predmeta.
Otpor zraka / trenje
U stvarnoj primjeni otpor zraka utječe na brzinu zamaha. Svaki zamah nailazi na taj otpor i usporava zamah, iako to možda neće biti dovoljno da bi bio primjetan tijekom jednog zamaha. Trenje također usporava zamah. Ako se njihalo ljulja na temelju inercije od početnog otpuštanja, na kraju će se zaustaviti.
Simpatična vibracija
Brzina njihanja njihala prilagođava se kada se postavi u neposrednoj blizini drugog njihala. Taj se fenomen naziva simpatička vibracija. Klatna prolaze kretanje i energiju naprijed-natrag. Ovaj će prijenos na kraju dovesti do toga da će brzina njihanja jednog njihala biti identična brzini zamaha drugog njihala.