Kas turi įtakos švytuoklės svyravimo greičiui?

Švytuoklė yra paprastas įtaisas, sudarytas iš svorio, pakabinto ant virvelės, vielos, metalo ar kitos medžiagos, kuri siūbuoja pirmyn ir atgal. Švytuoklės buvo naudojamos senelių laikrodžiuose ir panašiai, kad būtų galima išlaikyti laiką. Moksliniai principai reguliuoja tai, kas veikia švytuoklės svyravimo greitį. Šie principai numato, kaip švytuoklė elgiasi, atsižvelgdama į jos ypatybes.

TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)

Sunkio jėgos, švytuoklės masė, rankos ilgis, trintis ir oro pasipriešinimas daro įtaką svyravimo greičiui.

Patraukite švytuoklę atgal ir atleiskite. Galite leisti švytuoklei atskirai siūbuoti pirmyn ir atgal arba, jei tai yra laikrodis, paverskite ją varomąja pavara. Bet kuriuo atveju periodinio judėjimo principas veikia švytuoklę. Sunkio jėga svyruodama tempia svorį arba bobą žemyn. Švytuoklė veikia kaip krentantis kūnas, pastoviu greičiu judėdamas link judėjimo centro ir tada grįždamas.

Švytuoklės svyravimo greitį arba dažnį lemia jo ilgis. Kuo ilgesnė švytuoklė, nesvarbu, ar ji virvelė, ar metalinė virvelė, ar viela, tuo lėčiau švytuoklė siūbuoja. Ir atvirkščiai, kuo trumpesnė švytuoklė, tuo greitesnis svyravimo greitis. Tai yra absoliutus principas, kuris visada veiks, nepaisant dizaino tipo. Senelio laikrodžių su ilgomis švytuoklėmis ar trumpesnių laikrodžių svyravimo greitis priklauso nuo švytuoklės ilgio.

Amplitudė reiškia svyravimo kampą arba tai, kiek atgal svyruoklė svyruoja. Ramybės švytuoklės kampas yra 0 laipsnių; patraukite atgal pusiaukelėje tarp poilsio ir lygiagrečiai žemei, ir jūs turite 45 laipsnių kampą. Užveskite švytuoklę ir nustatysite amplitudę. Eksperimentuokite su skirtingais pradiniais taškais ir pastebėsite, kad amplitudė neturi įtakos svyravimo greičiui. Švytuoklei prireiks tiek pat laiko, kad grįžtumėte į pradinį tašką. Viena išimtis yra labai didelis kampas, vienas už bet kokio pagrįsto laikrodžio ar bet kurio kito prietaiso pasisukimo. Tokiu atveju švytuoklei einant greičiau, tai paveiks svyravimo greitį.

Vienas iš veiksnių, neturinčių įtakos svyravimo greičiui, yra bobos svoris. Padidinkite svyruoklės svorį, o gravitacija tiesiog labiau traukia, išlygina papildomą svorį. Kaip pabrėžia „School for Champions“, bet kurio krentančio objekto traukos jėga yra vienoda, nesvarbu, kokia būtų objekto masė.

Realiame pasaulyje oro pasipriešinimas turi įtakos svyravimo greičiui. Kiekvienas sūpynės susiduria su tuo pasipriešinimu ir sulėtina sūpynes, nors to gali nepakakti, kad būtų pastebimas per vieną sūpynę. Trintis taip pat sulėtina sūpynes. Jei švytuoklė svyruoja pagal inerciją nuo pradinio paleidimo, ji galiausiai sustos.

Švytuoklės svyravimo greitis koreguojamas, kai jis yra arti kitos švytuoklės. Šis reiškinys vadinamas simpatine vibracija. Švytuoklės praleidžia judesį ir energiją pirmyn ir atgal. Dėl šio perkėlimo vienos švytuoklės svyravimo greitis bus identiškas kitos švytuoklės greičiui.