Galileo Galilei (1564-1642) pirmiausia ištyrė, kodėl svyruoja svyruoklė. Jo darbas buvo matavimų pradžios pagrindinėms jėgoms paaiškinti pradžia.
Christiaanas Huygensas naudojo švytuoklės taisyklingumą, sukurdamas švytuoklės laikrodį 1656 m., O tai suteikė tikslumo, kurio iki tol nebuvo pasiekta. Šis naujas prietaisas buvo tikslus per 15 sekundžių per dieną.
Seras Isaacas Newtonas (1642–1727) pasinaudojo šiuo ankstyvuoju darbu, kai sukūrė judėjimo dėsnius. Savo ruožtu Niutono darbas paskatino vėlesnius įvykius, tokius kaip žemės drebėjimų matavimo seismografas.
funkcijos
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
Švytuoklėmis galima parodyti, kad Žemė yra apvali. Švytuoklės sūpuojasi patikimu raštu ir veikia nematoma sunkio jėga, kuri kinta priklausomai nuo aukščio. Jei švytuoklė yra tiesiai virš Šiaurės ašigalio, atrodo, kad švytuoklės judėjimo modelis keičiasi per dvidešimt keturias valandas, tačiau taip nėra. Žemė sukasi, o švytuoklė lieka toje pačioje judėjimo plokštumoje.
Yra įvairių švytuoklių konstravimo būdų, kurie keičia jų svyravimą. Vis dėlto pagrindinė jų darbo fizika visada išlieka ta pati.
Struktūra
•••humonija / „iStock“ / „Getty Images“
Paprastą švytuoklę galima pagaminti su virvele ir svoriu, pakabintu iš vieno taško. Stygai gali būti naudojama kita medžiaga, pavyzdžiui, strypas ar viela. Svoris, kuris vadinamas bobu, gali būti bet kokio svorio. Tai iliustruoja Galileo eksperimentas numesti du skirtingo svorio patrankos kamuolius. Skirtingos masės objektai, veikiant sunkio jėgai, pagreitėja tuo pačiu greičiu.
Funkcija
•••cerae / iStock / Getty Images
Mokslas už švytuoklės paaiškinamas gravitacijos ir inercijos jėgomis.
Žemės trauka traukia švytuoklę. Kai švytuoklė kabo nejudėdama, viela ir svoris yra tiesūs ir 90 laipsnių kampu prieš Žemę, kai gravitacija traukia virvelę ir svorį į Žemę. Dėl inercijos švytuoklė lieka ramybės būsenoje, nebent jėga juda.
Kai viela ir svoris juda tiesiu judesiu, svoris ir viela veikia veikdami inerciją. Tai reiškia, kad kadangi švytuoklė dabar juda, ji vis juda, nebent yra jėga, kuri priverčia ją sustoti.
Gravitacija veikia švytuoklę jai judant. Judanti jėga tampa mažesnė, nes gravitacijos jėga veikia švytuoklę. Švytuoklė sulėtėja ir grįžta į pradinį tašką. Ši siūbuojanti pirmyn ir atgal jėga tęsiasi tol, kol judesį pradėjusi jėga nėra stipresnė už gravitaciją, o tada švytuoklė vėl ilsisi.
Gravitacija netraukia švytuoklės atgal, kad grįžtų į pradinį tašką tuo pačiu keliu. Sunkio jėga švytuoklę traukia žemyn link Žemės.
Kitos jėgos veikia priešingai judančios švytuoklės jėgai. Šios jėgos yra oro pasipriešinimas (trintis ore), atmosferos slėgis (atmosfera jūroje) lygis, kuris mažėja didesniame aukštyje) ir trintis toje vietoje, kur yra vielos viršus prijungtas.
Svarstymai
•••stuartmiles99 / iStock / Getty Images
Newtonas 1667 m. Principia Mathematica rašė, kad dėl Žemės elipsės formos gravitacija skirtinguose platumose daro skirtingą įtakos lygį.
Klaidinga nuomonė
•••ernstboese / „iStock“ / „Getty Images“
Studijuodamas švytuoklę, Galilėjus atrado, kad ji reguliariai svyruos. Galima išmatuoti jo svyravimus, vadinamus periodu. Vielos ilgis apskritai nepakeitė švytuoklės periodo.
Tačiau vėliau, kai buvo sukurti mechaniniai įtaisai, pavyzdžiui, švytuoklės laikrodis, buvo nustatyta, kad švytuoklės ilgis iš tikrųjų keičia laikotarpį. Temperatūros pokyčiai lemia nedidelį strypo ilgio pasikeitimą, dėl kurio pasikeičia laikotarpis.