Маятник - это простое устройство, состоящее из груза, подвешенного на веревке, проволоке, металле или другом материале, который качается вперед и назад. Маятники использовались в напольных часах и т.п. для измерения времени. Научные принципы определяют, что влияет на скорость качания маятника. Эти принципы предсказывают поведение маятника в зависимости от его характеристик.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Силы тяжести, масса маятника, длина плеча, трение и сопротивление воздуха - все это влияет на скорость поворота.
Движение
Оттяните маятник и отпустите его. Вы можете позволить маятнику качаться вперед и назад самостоятельно или, в случае часов, заставить его качаться с помощью шестерен. В любом случае принцип периодического движения влияет на маятник. Сила тяжести тянет вес вниз, когда он раскачивается. Маятник действует как падающее тело, движется к центру движения с постоянной скоростью, а затем возвращается.
Длина
Скорость или частота колебаний маятника определяется его длиной. Чем длиннее маятник, будь то струна, металлический стержень или проволока, тем медленнее он качается. И наоборот, чем короче маятник, тем выше скорость качания. Это представляет собой абсолютный принцип, который всегда будет работать независимо от типа дизайна. На старых часах с длинными маятниками или в часах с более короткими скорость качания зависит от длины маятника.
Амплитуда
Амплитуда относится к углу поворота или тому, насколько далеко назад качнулся маятник. Покоящийся маятник имеет угол 0 градусов; потяните его назад на полпути между положением и параллельно земле, и у вас будет угол 45 градусов. Запустите маятник, и вы определите амплитуду. Поэкспериментируйте с разными начальными точками, и вы обнаружите, что амплитуда не влияет на скорость поворота. Столько же времени потребуется маятнику, чтобы вернуться в исходную точку. Одно исключение связано с очень большим углом, превышающим любой разумный поворот для часов или любого другого устройства. В этом случае на скорость поворота будет влиять, поскольку маятник движется быстрее.
Масса
Одним из факторов, не влияющих на скорость поворота, является вес боба. Увеличьте вес на маятнике, и сила тяжести будет тянуть сильнее, выровняв лишний вес. Как указывает Школа чемпионов, сила тяжести на любой падающий объект одинакова, независимо от его массы.
Сопротивление воздуха / трение
В реальных условиях сопротивление воздуха влияет на скорость поворота. Каждый замах встречает это сопротивление и замедляет его, хотя этого может быть недостаточно, чтобы быть заметным во время одного замаха. Трение также замедляет качание. Если маятник раскачивается по инерции от первоначального срабатывания, в конце концов он остановится.
Симпатическая вибрация
Скорость качания маятника регулируется, когда он находится в непосредственной близости от другого маятника. Это явление называется симпатической вибрацией. Маятники передают движение и энергию вперед и назад. Этот перенос в конечном итоге приведет к тому, что скорость качания одного маятника будет идентична скорости качания другого маятника.