Kas ietekmē svārsta svārstību ātrumu?

Svārsts ir vienkārša ierīce, kas sastāv no svara, kas piekārts uz auklas, stieples, metāla vai cita materiāla, kas šūpojas turp un atpakaļ. Svārstības ir izmantotas vectēva pulksteņos un tamlīdzīgos, lai saglabātu laiku. Zinātniskie principi nosaka to, kas ietekmē svārsta svārstību ātrumu. Šie principi paredz svārsta izturēšanos, pamatojoties uz tā īpašībām.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Smaguma spēki, svārsta masa, rokas garums, berze un gaisa pretestība ietekmē šūpošanās ātrumu.

Pavelciet svārstu atpakaļ un atlaidiet to. Jūs varat ļaut svārstiņam pašam šūpoties turp un atpakaļ, vai pulksteņa gadījumā - ļaut tam šūpoties ar zobratu palīdzību. Jebkurā gadījumā periodiskās kustības princips ietekmē svārstu. Smaguma spēks svēršanas laikā velk svaru jeb bobu uz leju. Svārsts darbojas kā krītošs ķermenis, vienmērīgā ātrumā virzoties kustības centra virzienā un pēc tam atgriežoties.

Svārsta svārstības ātrumu jeb biežumu nosaka tā garums. Jo ilgāk svārsts neatkarīgi no tā, vai tas ir aukla, metāla stienis vai stieple, jo lēnāk svārsts šūpojas. Un otrādi - jo īsāks svārsts, jo ātrāks ir svārstību ātrums. Tas ir absolūts princips, kas vienmēr darbosies neatkarīgi no dizaina veida. Vectēva pulksteņiem ar garām svārbām vai pulksteņiem ar īsākiem svārstību ātrums ir atkarīgs no svārsta garuma.

Amplitūds attiecas uz šūpoles leņķi vai uz to, cik tālu atpakaļ svārsts šūpojas. Atpūtas svārsta leņķis ir 0 grādi; velciet to atpakaļ pusceļā starp atpūtu un paralēli zemei, un jums ir 45 grādu leņķis. Sāciet svārstu, un jūs nosakāt amplitūdu. Eksperimentējiet ar dažādiem sākuma punktiem un atklājat, ka amplitūda neietekmē svārstību ātrumu. Pendelei būs vajadzīgs tikpat daudz laika, lai atgrieztos sākuma punktā. Viens izņēmums ir saistīts ar ļoti lielu leņķi, vienu ārpus jebkura saprātīga pulksteņa vai citas ierīces šūpoles. Tādā gadījumā svārstības ātrums tiks ietekmēts, jo svārsts iet ātrāk.

Viens no faktoriem, kas neietekmē šūpošanās ātrumu, ir boba svars. Palieliniet svārsta svaru, un smaguma spēks vienkārši pievelk vairāk, izlīdzinot papildu svaru. Kā norāda Čempionu skola, gravitācijas spēks uz jebkuru krītošu priekšmetu ir vienāds neatkarīgi no objekta masas.

Reālajā dzīvē gaisa pretestība ietekmē svārstību ātrumu. Katrs šūpoles sastopas ar šo pretestību, un tas palēnina šūpoles, lai gan tas var nebūt pietiekami, lai būtu pamanāms vienas šūpoles laikā. Arī berze palēnina šūpoles. Ja svārsts šūpojas, pamatojoties uz inerci no sākotnējās atbrīvošanas, tas galu galā apstāsies.

Svārsta šūpošanas ātrums tiek pielāgots, ja to novieto tuvu citam svārdam. Šo parādību sauc par simpātisku vibrāciju. Svārsti iziet kustību un enerģiju turp un atpakaļ. Šī pārnešana galu galā izraisīs viena svārsta svārstības ātruma identiskumu ar otra svārsta ātrumu.