Hva påvirker svingfrekvensen til et pendel?

En pendel er en enkel enhet som består av en vekt som er suspendert på en streng, wire, metall eller annet materiale som svinger frem og tilbake. Pendler har blitt brukt i bestefarsklokker og lignende for å holde tid. Vitenskapelige prinsipper styrer hva som påvirker pendulens svinghastighet. Disse prinsippene forutsier hvordan et pendel oppfører seg ut fra dets funksjoner.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

Tyngdekreftene, pendelens masse, armens lengde, friksjon og luftmotstand påvirker alt svinghastigheten.

Trekk en pendel tilbake og slipp den. Du kan la pendelen svinge frem og tilbake alene, eller i tilfelle en klokke, få den til å svinge drevet av girene. Uansett påvirker prinsippet om periodisk bevegelse pendelen. Tyngdekraften trekker vekten eller boben ned når den svinger. Pendelen fungerer som en fallende kropp, beveger seg mot bevegelsessenteret med jevn hastighet og returnerer deretter.

Svingningshastigheten, eller frekvensen, til pendelen bestemmes av lengden. Jo lenger pendelen, enten det er en streng, metallstang eller ledning, jo langsommere svinger pendelen. Omvendt jo kortere pendelen er desto raskere er svingfrekvensen. Dette representerer et absolutt prinsipp som alltid vil fungere uansett type design. På bestefarsklokker med lange pendler eller klokker med kortere, avhenger svinghastigheten av pendelens lengde.

Amplitude refererer til svingevinkelen, eller hvor langt bak pendelen svinger. Et hvilependel har en vinkel på 0 grader; trekk den tilbake halvveis mellom hvile og parallelt med bakken, og du har en vinkel på 45 grader. Start en pendel og du bestemmer amplituden. Eksperimenter med forskjellige utgangspunkt, og du oppdager at amplituden ikke påvirker svinghastigheten. Det vil ta pendelen like lang tid å komme tilbake til utgangspunktet. Et unntak innebærer en veldig stor vinkel, en utover enhver rimelig sving for en klokke eller annen enhet. I så fall vil svinghastigheten bli påvirket når pendelen går raskere.

En faktor som ikke påvirker svinghastigheten, er vekten til boben. Øk vekten på pendelen og tyngdekraften trekker bare hardere, kvelden ut ekstra vekt. Som School for Champions påpeker, er tyngdekraften på ethvert fallende objekt den samme uansett hvilken gjenstands masse.

I den virkelige applikasjonen påvirker luftmotstand svinghastigheten. Hver sving møter den motstanden, og den bremser svingen, selv om det kanskje ikke er nok til å bli merkbar under en sving. Friksjon bremser også svingen. Hvis pendelen svinger basert på treghet fra den første utgivelsen, vil den til slutt stoppe.

Svingningshastigheten til en pendel justeres når den plasseres i nærheten av en annen pendel. Dette fenomenet kalles sympatisk vibrasjon. Pendulene passerer bevegelse og energi frem og tilbake. Denne overføringen vil til slutt føre til at svinghastigheten til den ene pendelen blir identisk med den for den andre pendelen.