Galileo Galilei (1564-1642) a studiat mai întâi de ce se leagănă un pendul. Lucrarea sa a fost începutul utilizării măsurătorilor pentru a explica forțele fundamentale.
Christiaan Huygens s-a folosit de regularitatea pendulului pentru a construi ceasul pendulului în 1656, ceea ce a oferit o precizie care până atunci nu a fost atinsă. Acest nou dispozitiv a fost precis în 15 secunde pe zi.
Sir Isaac Newton (1642-1727) a folosit această lucrare timpurie pe măsură ce a dezvoltat legile mișcării. La rândul său, opera lui Newton a condus la evoluții ulterioare, cum ar fi seismograful pentru măsurarea cutremurelor.
Caracteristici
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
Pendulele pot fi folosite pentru a arăta că Pământul este rotund. Pendulele se leagănă cu un model fiabil și funcționează cu forța invizibilă a gravitației, care variază în funcție de altitudine. Dacă pendulul este direct deasupra Polului Nord, modelul de mișcare al pendulului pare să se schimbe într-un interval de timp de douăzeci și patru de ore, dar nu. Pământul se rotește în timp ce pendulul rămâne în același plan de mișcare.
Există diferite moduri de a construi pendule care schimbă modul în care se leagănă. Cu toate acestea, fizica de bază din spatele modului lor de funcționare rămâne întotdeauna aceeași.
Structura
•••humonia / iStock / Getty Images
Un pendul simplu poate fi realizat cu un șir și o greutate atârnată dintr-un singur punct. Pentru șnur pot fi utilizate și alte materiale, cum ar fi o tijă sau o sârmă. Greutatea, care se numește bob, poate fi de orice greutate. Experimentul lui Galileo de a arunca două bile de tun de greutăți diferite ilustrează acest lucru. Obiectele cu masă diferită accelerează sub forța gravitației în același ritm.
Funcţie
•••cerae / iStock / Getty Images
Știința din spatele pendulului este explicată prin forțele gravitației și inerția.
Gravitația Pământului atrage pendulul. Când pendulul atârnă nemișcat, firul și greutatea sunt drepte și la un unghi de 90 de grade față de Pământ, pe măsură ce gravitația trage șirul și greutatea spre Pământ. Inerția determină pendulul să rămână în repaus, cu excepția cazului în care o forță îl determină să se miște.
Când firul și greutatea sunt mișcate într-o mișcare dreaptă, greutatea și firul acționează sub inerție. Aceasta înseamnă că, din moment ce pendulul este acum în mișcare, acesta continuă să se miște, cu excepția cazului în care există o forță care acționează pentru a-l opri.
Gravitația funcționează pe pendul în timp ce se mișcă. Forța în mișcare devine mai mică pe măsură ce forța gravitațională acționează asupra pendulului. Pendulul încetinește și apoi revine la punctul de plecare. Această forță de oscilare înainte și înapoi continuă până când forța care a început mișcarea nu este mai puternică decât gravitația, iar apoi pendulul este din nou în repaus.
Gravitația nu trage pendulul înapoi pentru a reveni la punctul de început de-a lungul aceleiași căi. Forța gravitațională trage pendulul în jos spre Pământ.
Alte forțe acționează în opoziție cu forța pendulului în mișcare. Aceste forțe sunt rezistența aerului (frecare în aer), presiunea atmosferică (o atmosferă pe mare nivel, care scade la altitudini mai mari) și frecare în punctul în care se află vârful firului conectat.
Considerații
•••stuartmiles99 / iStock / Getty Images
Newton a scris în 1667, în Principia Mathematica, că, datorită faptului că Pământul este eliptic, gravitația exercită un nivel diferit de influență la diferite latitudini.
Concepții greșite
•••ernstboese / iStock / Getty Images
Când a studiat pendulul, Galileo a descoperit că acesta se va oscila în mod regulat. Balansul său, numit perioada sa, ar putea fi măsurat. În general, lungimea firului nu a schimbat perioada pendulului.
Cu toate acestea, mai târziu, pe măsură ce au fost dezvoltate dispozitive mecanice, cum ar fi ceasul pendulului, s-a constatat că lungimea pendulului schimbă perioada. Modificările de temperatură au ca rezultat o ușoară modificare a lungimii tijei, rezultatul fiind o modificare a perioadei.