מה מטרת המטוטלת?

מטוטלת, הנגזרת מהמילה הלטינית "פנדולוס", שפירושה "תלייה", היא גוף שתלוי מנקודה קבועה אשר כאשר היא נמשכת לאחור ומשוחררת, מתנדנדת קדימה ואחורה. זוהי הראיה החזותית הישירה הראשונה המדגימה את סיבוב כדור הארץ שאינה מבוססת על תצפית על מעגל הכוכבים בשמיים. כמעט בכל מוזיאון מדע גדול יש מטוטלת שתוכלו לראות בתנועה.

הפיזיקאי והאסטרונום האיטלקי גלילאו גליליי גילה את עקרון התנועה התנודהית של המטוטלת. הוא גילה את המטוטלת בשנת 1581. בניסוייו קבע גליליי כי הזמן שלוקח לתנועה קדימה ואחורה של מטוטלת באורך נתון נשאר זהה גם אם הקשת, או המשרעת שלה, פוחתת. באמצעות המטוטלת גילה גלילי איזוכרוניזמים, המאפיינים החשובים ביותר של המטוטלת, ההופכים אותם לשימושיים במדידת זמן.

מטוטלות פועלות על כוחות שונים. האינרציה של המטוטלת - ההתנגדות של אובייקט פיזי - היא זו שגורמת למטוטלת להתנדנד ישר החוצה ומעלה. כוח הכבידה כלפי מטה, שהוא הכוח שגורם לשני עצמים למשוך זה לזה, הוא זה שמושך את המטוטלת ישר לאחור. כוח נוסף, התנגדות אוויר, הקובע את מהירות המטוטלת, גורם למטוטלת להתנדנד בקשתות קצרות יותר.

מה שמכונה מטוטלת פשוטה מורכבת ממסה, או משקל המכונה בוב, התלוי על חוט, או כבל, באורך מסוים וקבוע בנקודת ציר. כאשר מועבר ממצב ההתחלה לזווית התחלתית ומשתחרר, המטוטלת מתנדנדת קדימה ואחורה בחופשיות בתנועה תקופתית. כל המטוטלות הפשוטות צריכות להיות באותה תקופה, שזה הזמן למחזור שלם אחד של נדנדה שמאלה ונדנדה ימינה, ללא קשר לזווית הראשונית שלהם.

סוגים שונים של מטוטלות כוללות את המטוטלת הדו-כיוונית, את המטוטלת פוקו ואת מטוטלת הפיתול. מטוטלת דו-כיוונית שימשה לתיעוד סיבוב לא סדיר של כדור הארץ וכן לאיתור רעידות אדמה. מטוטלת פוקו, שהמציא הפיזיקאי הצרפתי ליאון פוקו, משמשת להדגמת סיבוב כדור הארץ. מטוטלת פיתול, אם כי לא מטוטלת למהדרין מכיוון שהיא אינה מתנודדת בגלל כוח הכבידה, משמשת לעיתים קרובות למטרות שמירה על זמן, כגון ויסות תנועת השעונים.