Dlaczego wahadło się kołysze?

Galileo Galilei (1564-1642) najpierw badał, dlaczego wahadło się kołysze. Jego praca była początkiem stosowania pomiarów do wyjaśnienia sił podstawowych.

Christiaan Huygens wykorzystał regularność wahadła do skonstruowania zegara wahadłowego w 1656 roku, co zapewniło dokładność, która do tej pory nie była osiągana. To nowe urządzenie było dokładne z dokładnością do 15 sekund dziennie.

Sir Isaac Newton (1642-1727) wykorzystał tę wczesną pracę, opracowując prawa ruchu. Z kolei prace Newtona doprowadziły do ​​późniejszych odkryć, takich jak sejsmograf do pomiaru trzęsień ziemi.

funkcje

Ziemia

•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images

Wahadełka można wykorzystać do pokazania, że ​​Ziemia jest okrągła. Wahadła kołyszą się z niezawodnym wzorcem i działają z niewidzialną siłą grawitacji, która zmienia się w zależności od wysokości. Jeśli wahadło znajduje się bezpośrednio nad biegunem północnym, wzorzec ruchu wahadła wydaje się zmieniać w ciągu dwudziestu czterech godzin, ale tak się nie dzieje. Ziemia obraca się, podczas gdy wahadło pozostaje w tej samej płaszczyźnie ruchu.

Istnieją różne sposoby konstruowania wahadeł, które zmieniają sposób ich kołysania. Jednak podstawowa fizyka stojąca za ich działaniem zawsze pozostaje taka sama.

Struktura

Wahadło

•••humonia/iStock/Getty Images

Proste wahadło można wykonać za pomocą sznurka i ciężarka zawieszonego w jednym punkcie. Na sznurek można użyć innego materiału, takiego jak pręt lub drut. Waga, która nazywa się bobem, może mieć dowolną wagę. Ilustruje to doświadczenie Galileusza polegające na zrzuceniu dwóch kul armatnich o różnej masie. Obiekty o różnej masie przyspieszają pod wpływem siły grawitacji w tym samym tempie.

Funkcjonować

Wahadło

•••Cerae/iStock/Getty Images

Nauka stojąca za wahadłem jest wyjaśniona siłami grawitacji i bezwładności.

Grawitacja Ziemi przyciąga wahadło. Kiedy wahadło wisi nieruchomo, drut i ciężarek są proste i ustawione pod kątem 90 stopni do Ziemi, ponieważ grawitacja ciągnie sznurek i ciężarek do Ziemi. Bezwładność powoduje, że wahadło pozostaje w spoczynku, chyba że siła powoduje jego ruch.

Gdy drut i ciężarek poruszają się ruchem prostym, ciężarek i ciężarek działają pod wpływem bezwładności. Oznacza to, że skoro wahadło jest teraz w ruchu, porusza się dalej, chyba że istnieje siła, która sprawi, że się zatrzyma.

Grawitacja działa na wahadło podczas jego ruchu. Siła poruszania się zmniejsza się, gdy siła grawitacji działa na wahadło. Wahadło zwalnia, a następnie wraca do punktu wyjścia. Ta kołysząca się tam i z powrotem siła trwa, dopóki siła, która zapoczątkowała ruch, nie będzie silniejsza od grawitacji, a wtedy wahadło ponownie znajduje się w stanie spoczynku.

Grawitacja nie pociąga wahadła z powrotem, aby powrócić do punktu początkowego tą samą ścieżką. Siła grawitacji ciągnie wahadło w dół w kierunku Ziemi.

Inne siły działają w opozycji do siły poruszającego się wahadła. Siły te to opór powietrza (tarcie w powietrzu), ciśnienie atmosferyczne (atmosfera na morzu) poziom, który zmniejsza się na większych wysokościach) i tarcie w punkcie, w którym znajduje się górna część drutu połączony.

Rozważania

Wahadło

•••stuartmiles99/iStock/Getty Images

Newton napisał w 1667 r. w Principia Mathematica, że ​​z powodu eliptycznej Ziemi grawitacja wywiera inny poziom wpływu na różnych szerokościach geograficznych.

Nieporozumienia

Wahadło

•••ernstboese/iStock/Getty Images

Kiedy badał wahadło, Galileusz odkrył, że kołysze się ono regularnie. Jego rozmach, zwany okresem, można było zmierzyć. Ogólnie długość drutu nie zmieniła okresu wahadła.

Jednak później, gdy opracowano urządzenia mechaniczne, takie jak zegar z wahadłem, odkryto, że długość wahadła zmienia okres. Zmiany temperatury powodują nieznaczną zmianę długości pręta, czego skutkiem jest zmiana okresu.

  • Dzielić
instagram viewer