Dlaczego wahadło jest ważne z naukowego punktu widzenia?

Wahadła są stosunkowo prostymi urządzeniami i były badane od XVII wieku. Włoski naukowiec Galileo Galilei rozpoczął eksperymenty z użyciem wahadeł na początku XVII wieku, a pierwszy zegar z wahadłem został wynaleziony w 1656 roku przez holenderskiego naukowca Christiaana Huygensa. Od tamtych czasów wahadła nadal odgrywają kluczową rolę w budowaniu bardziej złożonych maszyn, a także przyczyniają się do współczesnego zrozumienia fizyki.

Wahadło składa się z ciężarka, zwanego bobem, zwisającego ze stałego punktu. Kiedy wahadło jest aktywowane lub ciągnięte w dowolnym kierunku, wykazuje zasadę ruchu zwaną bezwładnością, która jest pierwszą zasadą ruchu Newtona. Stwierdza, że ​​ciało w spoczynku pozostaje w spoczynku, a ciało w ruchu pozostaje w ruchu, chyba że działa na to siła zewnętrzna. Wahadła dostarczają dowodu na pierwsze prawo dynamiki Newtona.

Wkrótce po tym, jak Galileusz zaczął formalnie badać właściwości wahadeł, opisał swoje obserwacje w liście do przyjaciela. List Galileusza opisywał jego odkrycie, że czas potrzebny na kołysanie się wahadła w przód iw tył pozostał stały. Później Santorio zaczął używać wahadła do pomiaru pulsu pacjenta. W tym samym stuleciu od odkrycia Galileusza wahadła zaczęły być używane jako zamiennik zawodnych mechanizmów napędzających zegary.

Galileusz użył wahadła do przeprowadzenia pomiarów skutków grawitacji. Zauważył, że powodem, dla którego wahadło powraca do pozycji spoczynkowej, jest siła grawitacji, która ciągnie bob w dół. Korzystając z matematyki i faktu, że wahadło oscyluje ze stałą prędkością, Galileusz był w stanie określić przybliżone efekty przyciągania grawitacyjnego. Te wczesne eksperymenty i użycie wahadeł pozwalają naukowcom obliczyć kształt Ziemi.

Naukowcy postulowali, że Ziemia od tysięcy lat jest okrągłą, wirującą kulą. Jednak dopiero w 1851 – 200 lat po rozpoczęciu eksperymentów przez Galileusza – inny naukowiec był w stanie udowodnić, że Ziemia się obraca. Foucault, francuski fizyk, użył wahadła, aby zademonstrować nie tylko, że Ziemia się kręci, ale także, że zajmuje to 24 godziny. Demonstracje Foucaulta pokazują wahadło, które wydaje się obracać. W rzeczywistości ustawienie wahadła uniemożliwia obrót, co oznacza, że ​​obraca się podłoga pod wahadłem.