Cosa influenza la velocità di oscillazione di un pendolo?

Un pendolo è un semplice dispositivo composto da un peso sospeso su una corda, filo metallico o altro materiale che oscilla avanti e indietro. I pendoli sono stati usati negli orologi a pendolo e simili per tenere il tempo. I principi scientifici governano ciò che influenza il tasso di oscillazione del pendolo. Questi principi prevedono come si comporta un pendolo in base alle sue caratteristiche.

TL; DR (troppo lungo; non ho letto)

Le forze di gravità, la massa del pendolo, la lunghezza del braccio, l'attrito e la resistenza dell'aria influiscono sulla velocità di oscillazione.

Tirare indietro un pendolo e rilasciarlo. Puoi far oscillare il pendolo avanti e indietro da solo o, nel caso di un orologio, farlo oscillare alimentato dagli ingranaggi. In entrambi i casi il principio del moto periodico influenza il pendolo. La forza di gravità tira il peso, o oscilla, verso il basso mentre oscilla. Il pendolo si comporta come un corpo che cade, muovendosi verso il centro del movimento a una velocità costante e poi ritornando.

Il tasso di oscillazione, o frequenza, del pendolo è determinato dalla sua lunghezza. Più lungo è il pendolo, che sia una corda, un'asta di metallo o un filo, più lentamente il pendolo oscilla. Al contrario, più corto è il pendolo, più veloce è il tasso di oscillazione. Questo rappresenta un principio assoluto che funzionerà sempre indipendentemente dal tipo di design. Negli orologi a pendolo con pendoli lunghi o negli orologi con pendoli più corti, la velocità di oscillazione dipende dalla lunghezza del pendolo.

L'ampiezza si riferisce all'angolo di oscillazione, o quanto indietro oscilla il pendolo. Un pendolo a riposo ha un angolo di 0 gradi; tiralo indietro a metà tra il riposo e il parallelo al suolo e hai un angolo di 45 gradi. Avvia un pendolo e ne determini l'ampiezza. Sperimenta con diversi punti di partenza e scopri che l'ampiezza non influisce sul tasso di oscillazione. Il pendolo impiegherà lo stesso tempo per tornare al punto di partenza. Un'eccezione riguarda un angolo molto ampio, uno oltre ogni ragionevole oscillazione per un orologio o qualsiasi altro dispositivo. In tal caso il tasso di oscillazione sarà influenzato poiché il pendolo va più veloce.

Un fattore che non influisce sulla velocità di oscillazione è il peso del bob. Aumenta il peso sul pendolo e la gravità tira più forte, uniformando il peso extra. Come sottolinea School for Champions, la forza di gravità su qualsiasi oggetto che cade è la stessa, indipendentemente dalla massa dell'oggetto.

In un'applicazione reale, la resistenza dell'aria influisce sulla velocità di oscillazione. Ogni swing incontra quella resistenza e rallenta lo swing, anche se potrebbe non essere sufficiente per essere evidente durante uno swing. L'attrito rallenta anche l'oscillazione. Se il pendolo oscilla in base all'inerzia del rilascio iniziale, alla fine si fermerà.

La velocità di oscillazione di un pendolo si regola quando viene posizionato nelle immediate vicinanze di un altro pendolo. Questo fenomeno è chiamato vibrazione simpatica. I pendoli passano il movimento e l'energia avanti e indietro. Questo trasferimento alla fine farà sì che la velocità di oscillazione di un pendolo sia identica a quella dell'altro pendolo.