Галилео Галилей (1564–1642) первым изучил, почему качается маятник. Его работа положила начало использованию измерений для объяснения фундаментальных сил.
Христиан Гюйгенс использовал регулярность маятника для создания маятниковых часов в 1656 году, которые обеспечивали точность, недостижимую до того момента. Это новое устройство работало с точностью до 15 секунд в день.
Сэр Исаак Ньютон (1642-1727) использовал эту раннюю работу при разработке законов движения. Работа Ньютона, в свою очередь, привела к более поздним разработкам, таким как сейсмограф для измерения землетрясений.
Функции
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
Маятники можно использовать, чтобы показать, что Земля круглая. Маятники качаются с надежным рисунком и работают с невидимой силой тяжести, которая меняется в зависимости от высоты. Если маятник находится прямо над Северным полюсом, схема движения маятника, кажется, изменяется в течение двадцати четырех часов, но этого не происходит. Земля вращается, а маятник остается в одной плоскости движения.
Есть разные способы создания маятников, которые изменяют их ход. Тем не менее, основная физика, лежащая в основе их работы, всегда остается неизменной.
Состав
•••humonia / iStock / Getty Images
Простой маятник можно сделать с помощью веревки и груза, подвешенного к одной точке. Для струны можно использовать другой материал, например, стержень или проволоку. Гиря, которая называется боб, может быть любого веса. Это иллюстрирует эксперимент Галилея по сбросу двух пушечных ядер разного веса. Объекты разной массы ускоряются под действием силы тяжести с одинаковой скоростью.
Функция
•••cerae / iStock / Getty Images
Наука, лежащая в основе маятника, объясняется силами гравитации и инерции.
Сила тяжести Земли притягивает маятник. Когда маятник неподвижно висит, трос и груз находятся прямо и под углом 90 градусов к Земле, поскольку сила тяжести тянет нить и груз к Земле. Инерция заставляет маятник оставаться в покое, если сила не заставляет его двигаться.
Когда трос и груз перемещаются по прямой, груз и трос действуют по инерции. Это означает, что, поскольку маятник сейчас находится в движении, он продолжает двигаться, если нет силы, которая заставляет его остановиться.
Гравитация действует на маятник, пока он движется. Движущая сила уменьшается по мере того, как сила тяжести действует на маятник. Маятник замедляется, а затем возвращается в исходную точку. Эта колебательная сила продолжается до тех пор, пока сила, начавшая движение, не станет сильнее силы тяжести, а затем маятник снова будет в состоянии покоя.
Гравитация не тянет маятник назад, чтобы вернуться в исходную точку по тому же пути. Сила тяжести тянет маятник вниз к Земле.
Другие силы действуют против силы движущегося маятника. Эти силы - сопротивление воздуха (трение в воздухе), атмосферное давление (атмосфера на море). уровень, который уменьшается на больших высотах) и трение в точке, где вершина проволоки связанный.
Соображения
•••stuartmiles99 / iStock / Getty Images
В 1667 году Ньютон писал в «Принципах математики», что из-за того, что Земля имеет эллиптическую форму, гравитация оказывает различный уровень влияния на разных широтах.
Заблуждения
•••ernstboese / iStock / Getty Images
Изучая маятник, Галилей обнаружил, что он будет постоянно качаться. Его колебание, называемое периодом, можно было измерить. Длина провода в целом не влияла на период маятника.
Однако позже, когда были разработаны механические устройства, такие как маятниковые часы, было обнаружено, что длина маятника действительно изменяет период. Изменения температуры приводят к небольшому изменению длины стержня, что приводит к изменению периода.
