Galileo Galilei (1564-1642) onderzocht eerst waarom een slinger zwaait. Zijn werk was het begin van het gebruik van metingen om fundamentele krachten te verklaren.
Christiaan Huygens maakte gebruik van de regelmaat van de slinger om in 1656 de slingerklok te construeren, die een nauwkeurigheid opleverde die tot dan toe niet was bereikt. Dit nieuwe apparaat was nauwkeurig tot op 15 seconden per dag.
Sir Isaac Newton (1642-1727) maakte gebruik van dit vroege werk toen hij de bewegingswetten ontwikkelde. Het werk van Newton leidde op zijn beurt tot latere ontwikkelingen zoals de seismograaf voor het meten van aardbevingen.
Kenmerken
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
Slingers kunnen worden gebruikt om aan te tonen dat de aarde rond is. Slingers zwaaien met een betrouwbaar patroon en werken met de onzichtbare zwaartekracht, die varieert afhankelijk van de hoogte. Als de slinger zich direct boven de Noordpool bevindt, lijkt het bewegingspatroon van de slinger in een tijdsbestek van vierentwintig uur te veranderen, maar dat is niet het geval. De aarde draait terwijl de slinger in hetzelfde bewegingsvlak blijft.
Er zijn verschillende manieren om slingers te construeren die de manier waarop ze slingeren veranderen. Toch blijft de basisfysica achter hoe ze werken altijd hetzelfde.
Structuur
•••humonia/iStock/Getty Images
Een eenvoudige slinger kan worden gemaakt met een touwtje en een gewicht opgehangen aan een enkel punt. Voor de snaar kan ander materiaal worden gebruikt, zoals een staaf of draad. Het gewicht, dat een bob wordt genoemd, kan van elk gewicht zijn. Galileo's experiment om twee kanonskogels van verschillend gewicht te laten vallen, illustreert dit. Objecten van verschillende massa versnellen onder de zwaartekracht met dezelfde snelheid.
Functie
•••cerae/iStock/Getty Images
De wetenschap achter de slinger wordt verklaard door de zwaartekracht en traagheid.
De zwaartekracht van de aarde trekt de slinger aan. Wanneer de slinger stil hangt, zijn de draad en het gewicht recht en in een hoek van 90 graden met de aarde terwijl de zwaartekracht het touw en het gewicht naar de aarde trekt. Traagheid zorgt ervoor dat de slinger in rust blijft tenzij een kracht hem in beweging brengt.
Wanneer de draad en het gewicht in een rechte beweging worden bewogen, werken het gewicht en de draad onder traagheid. Dit betekent dat aangezien de slinger nu in beweging is, hij blijft bewegen, tenzij er een kracht is die hem laat stoppen.
De zwaartekracht werkt op de slinger terwijl deze beweegt. De bewegingskracht wordt minder naarmate de zwaartekracht op de slinger werkt. De slinger vertraagt en keert dan terug naar het startpunt. Deze heen en weer zwaaiende kracht gaat door totdat de kracht waarmee de beweging is begonnen niet sterker is dan de zwaartekracht, en dan is de slinger weer in rust.
De zwaartekracht trekt de slinger niet terug om langs hetzelfde pad terug te keren naar het beginpunt. De zwaartekracht trekt de slinger naar beneden richting de aarde.
Andere krachten werken tegengesteld aan de kracht van de bewegende slinger. Deze krachten zijn luchtweerstand (wrijving in de lucht), atmosferische druk (een atmosfeer op zee niveau, dat op grotere hoogten afneemt) en wrijving op het punt waar de bovenkant van de draad is verbonden.
Overwegingen
•••stuartmiles99/iStock/Getty Images
Newton schreef in 1667 in Principia Mathematica dat, omdat de aarde elliptisch is, de zwaartekracht op verschillende breedtegraden een ander niveau van invloed uitoefent.
Misvattingen
•••ernstboese/iStock/Getty Images
Toen hij de slinger bestudeerde, ontdekte Galileo dat deze regelmatig zou slingeren. Zijn schommeling, zijn periode genoemd, kon worden gemeten. De lengte van de draad in het algemeen veranderde de periode van de slinger niet.
Later, toen mechanische apparaten werden ontwikkeld, zoals de slingerklok, bleek echter dat de lengte van de slinger de periode verandert. Temperatuurveranderingen resulteren in een kleine verandering in de lengte van de staaf, met als resultaat een verandering in de periode.