Kaj vpliva na hitrost nihanja nihala?

Nihalo je preprosta naprava, sestavljena iz uteži, obešene na vrvici, žici, kovini ali drugem materialu, ki se niha naprej in nazaj. Nihala so uporabljali v dedovih urah in podobno, da bi ohranili čas. Znanstvena načela urejajo, kaj vpliva na hitrost nihanja nihala. Ta načela predvidevajo, kako se nihalo obnaša na podlagi njegovih lastnosti.

TL; DR (predolgo; Nisem prebral)

Sile gravitacije, masa nihala, dolžina roke, trenje in zračni upor vplivajo na hitrost nihanja.

Povlecite nihalo nazaj in ga spustite. Nihalo lahko pustite, da se samostojno niha naprej in nazaj, ali v primeru ure, da se nihalo poganja z zobniki. Kakorkoli, načelo periodičnega gibanja vpliva na nihalo. Sila gravitacije potegne utež ali bob navzdol med nihanjem. Nihalo deluje kot padajoče telo, ki se enakomerno premika proti središču gibanja in se nato vrača.

Hitrost nihanja ali frekvenca nihala je odvisna od njegove dolžine. Daljše je nihalo, ne glede na to, ali gre za vrvico, kovinsko palico ali žico, počasneje se nihalo niha. Nasprotno, krajše kot je nihalo, hitrejše je nihanje. To predstavlja absolutno načelo, ki bo vedno delovalo ne glede na vrsto zasnove. Pri dedovih urah z dolgimi nihali ali urah s krajšimi je hitrost nihanja odvisna od dolžine nihala.

Amplituda se nanaša na kot nihanja ali na to, kako daleč nazaj se niha nihalo. Nihalo v mirovanju ima kot 0 stopinj; povlecite ga na polovico med počitkom in vzporedno s tlemi in imate kot 45 stopinj. Zaženite nihalo in določite amplitudo. Poskusite z različnimi izhodišči in ugotovite, da amplituda ne vpliva na hitrost nihanja. Nihalo bo trajalo enako dolgo, da se bo vrnilo na izhodišče. Ena izjema je zelo velik kot, ki presega razumen zamah ure ali katere koli druge naprave. V tem primeru bo vplivalo na hitrost nihanja, saj bo nihalo hitreje.

Eden od dejavnikov, ki ne vpliva na hitrost nihanja, je teža boba. Povečajte težo na nihalu in gravitacija samo močneje vleče, izenačite odvečno težo. Kot poudarja Šola za prvake, je sila teže na kateri koli predmet, ki pada, enaka, ne glede na maso predmeta.

V resnični aplikaciji zračni upor vpliva na hitrost nihanja. Vsak zamah naleti na ta odpor in upočasni zamah, čeprav morda ne bo dovolj, da bo opazen med enim zamahom. Tudi trenje upočasni nihanje. Če se nihalo niha na podlagi vztrajnosti od začetnega sproščanja, se sčasoma ustavi.

Hitrost nihanja nihala se prilagodi, ko je nameščena v neposredni bližini drugega nihala. Ta pojav se imenuje simpatična vibracija. Nihala prenašajo gibanje in energijo naprej in nazaj. Ta prenos sčasoma povzroči, da bo hitrost nihanja enega nihala enaka hitrosti nihanja drugega nihala.