진자는 앞뒤로 흔들리는 끈, 철사, 금속 또는 기타 재료에 매달린 추로 구성된 간단한 장치입니다. 진자는 시간을 유지하기 위해 할아버지 시계 등에 사용되었습니다. 과학적 원리는 진자의 스윙 속도에 영향을 미치는 요인을 결정합니다. 이러한 원칙은 진자가 기능에 따라 어떻게 작동하는지 예측합니다.
TL; DR (너무 깁니다. 읽지 않음)
중력, 진자의 질량, 팔 길이, 마찰 및 공기 저항은 모두 스윙 속도에 영향을 미칩니다.
운동
진자를 뒤로 당기고 놓습니다. 진자가 자체적으로 앞뒤로 흔들 리게하거나 시계의 경우 기어로 구동되도록 할 수 있습니다. 어느 쪽이든 주기적 운동의 원리는 진자에 영향을 미칩니다. 중력은 무게 또는 봅이 흔들리면서 아래로 당겨집니다. 진자는 낙하하는 물체처럼 작동하여 일정한 속도로 운동의 중심을 향해 이동 한 다음 돌아옵니다.
길이
진자의 스윙 속도 또는 빈도는 길이에 의해 결정됩니다. 진자가 끈, 금속 막대 또는 와이어이든 진자가 길수록 진자의 스윙 속도가 느려집니다. 반대로 진자가 짧을수록 스윙 속도가 빨라집니다. 이것은 디자인 유형에 관계없이 항상 작동하는 절대적인 원칙을 나타냅니다. 긴 진자를 가진 할아버지 시계 또는 더 짧은 진자를 가진 시계에서 스윙 속도는 진자의 길이에 따라 다릅니다.
진폭
진폭은 스윙 각도 또는 진자가 얼마나 뒤로 스윙 하는지를 나타냅니다. 휴지 진자의 각도는 0 도입니다. 지면과 평행 한 상태에서 중간 정도 뒤로 당기면 45도 각도가됩니다. 진자를 시작하고 진폭을 결정합니다. 다른 시작점으로 실험 해 보면 진폭이 스윙 속도에 영향을주지 않는다는 것을 알게됩니다. 진자가 시작점으로 돌아가는 데 같은 시간이 걸립니다. 한 가지 예외는 시계 나 다른 장치에 대한 합리적인 스윙을 넘어서는 매우 큰 각도를 포함합니다. 이 경우 진자가 더 빨라짐에 따라 스윙 속도가 영향을받습니다.
질량
스윙 률에 영향을주지 않는 요소 중 하나는 봅의 무게입니다. 진자의 무게를 늘리면 중력이 더 세게 당겨서 여분의 무게를 줄입니다. School for Champions가 지적했듯이 낙하하는 물체의 중력은 물체의 질량에 관계없이 동일합니다.
공기 저항 / 마찰
실제 응용 분야에서 공기 저항은 스윙 속도에 영향을줍니다. 각 스윙은 그 저항에 부딪 히고 스윙 속도를 늦 춥니 다. 마찰은 또한 스윙 속도를 늦 춥니 다. 진자가 초기 릴리스에서 관성에 따라 흔들리면 결국 멈출 것입니다.
공감 진동
진자의 스윙 속도는 다른 진자에 아주 가까이 배치 될 때 조정됩니다. 이 현상을 교감 진동이라고합니다. 진자는 움직임과 에너지를 앞뒤로 전달합니다. 이 전달은 결국 한 진자의 스윙 속도가 다른 진자의 스윙 속도와 동일하게 만듭니다.