Apa yang Mempengaruhi Kecepatan Ayunan Pendulum?

Pendulum adalah perangkat sederhana yang terdiri dari beban yang tergantung pada tali, kawat, logam atau bahan lain yang berayun maju mundur. Pendulum telah digunakan dalam jam kakek dan sejenisnya untuk menjaga waktu. Prinsip-prinsip ilmiah mengatur apa yang mempengaruhi tingkat ayunan bandul. Prinsip-prinsip ini memprediksi bagaimana pendulum berperilaku berdasarkan fitur-fiturnya.

TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)

Gaya gravitasi, massa pendulum, panjang lengan, gesekan dan hambatan udara semuanya mempengaruhi kecepatan ayunan.

Tarik pendulum ke belakang dan lepaskan. Anda dapat membiarkan pendulum berayun maju mundur dengan sendirinya, atau dalam kasus jam, mengayunkannya ditenagai oleh roda gigi. Either way prinsip gerak periodik mempengaruhi pendulum. Gaya gravitasi menarik beban, atau bob, ke bawah saat berayun. Pendulum bertindak seperti benda jatuh, bergerak menuju pusat gerak dengan kecepatan tetap dan kemudian kembali.

Laju ayunan, atau frekuensi, bandul ditentukan oleh panjangnya. Semakin panjang bandul, apakah itu tali, batang logam atau kawat, semakin lambat ayunan bandul. Sebaliknya semakin pendek bandul semakin cepat laju ayunannya. Ini mewakili prinsip mutlak yang akan selalu berhasil apa pun jenis desainnya. Pada jam kakek dengan bandul panjang atau jam dengan bandul lebih pendek, tingkat ayunan tergantung pada panjang bandul.

Amplitudo mengacu pada sudut ayunan, atau seberapa jauh kembali ayunan bandul. Sebuah bandul istirahat memiliki sudut 0 derajat; tarik kembali setengah jalan antara istirahat dan sejajar dengan tanah dan Anda memiliki sudut 45 derajat. Mulai bandul dan Anda menentukan amplitudo. Percobaan dengan titik awal yang berbeda dan Anda menemukan bahwa amplitudo tidak mempengaruhi tingkat ayunan. Pendulum akan membutuhkan waktu yang sama untuk kembali ke titik awalnya. Satu pengecualian melibatkan sudut yang sangat besar, satu di luar ayunan wajar untuk jam atau perangkat lain. Dalam hal ini tingkat ayunan akan terpengaruh saat pendulum bergerak lebih cepat.

Salah satu faktor yang tidak mempengaruhi kecepatan ayunan adalah bobot bob. Tingkatkan beban pada pendulum dan gravitasi hanya menarik lebih keras, menghilangkan beban ekstra. Seperti yang ditunjukkan oleh School for Champions, gaya gravitasi pada setiap benda yang jatuh adalah sama, berapa pun massa benda itu.

Dalam aplikasi dunia nyata hambatan udara mempengaruhi laju ayunan. Setiap ayunan menghadapi hambatan itu dan memperlambat ayunan, meskipun mungkin tidak cukup terlihat selama satu ayunan. Gesekan juga memperlambat ayunan. Jika pendulum berayun berdasarkan inersia dari pelepasan awal akhirnya akan berhenti.

Tingkat ayunan pendulum menyesuaikan ketika ditempatkan di dekat pendulum lain. Fenomena ini disebut getaran simpatik. Pendulum melewati gerak dan energi bolak-balik. Perpindahan ini pada akhirnya akan menyebabkan laju ayunan salah satu bandul identik dengan kecepatan ayunan bandul lainnya.