Зашто се клатно љуља?

Галилео Галилеи (1564-1642) прво је проучавао зашто се клатно њише. Његов рад је био почетак употребе мерења за објашњавање основних сила.

Цхристиаан Хуигенс искористио је правилност клатна за конструкцију сата клатна 1656. године, што је пружало тачност која до тада није постигнута. Овај нови уређај је био прецизан у року од 15 секунди дневно.

Сир Исаац Невтон (1642-1727) искористио је ово рано дело док је развијао законе кретања. Њутнов рад је заузврат довео до каснијих дешавања попут сеизмографа за мерење земљотреса.

•••Аблестоцк.цом/АблеСтоцк.цом/Гетти Имагес

Клатна се могу користити да покажу да је Земља округла. Клатна се љуљају поузданим узорком и раде са невидљивом силом гравитације, која варира у зависности од надморске висине. Ако је клатно директно изнад Северног пола, чини се да се образац кретања клатна мења за двадесетчетворосатни временски оквир, али се не мења. Земља се окреће док клатно остаје у истој равни кретања.

Постоје различити начини конструкције клатна који мењају начин на који се љуљају. Ипак, основна физика иза њиховог рада увек остаје иста.

•••хумониа / иСтоцк / Гетти Имагес

Једноставно клатно може се направити са жицом и тегом окаченим о једну тачку. За жицу се могу користити други материјали, попут шипке или жице. Тежина, која се назива боб, може бити било које тежине. Галилејев експеримент са испуштањем две топовске кугле различите тежине то илуструје. Објекти различите масе убрзавају се под силом гравитације истом брзином.

•••церае / иСтоцк / Гетти Имагес

Наука која стоји иза клатна објашњава се силама гравитације и инерције.

Земљина гравитација привлачи клатно. Када клатно мирно виси, жица и тег су равни и под углом од 90 степени у односу на Земљу, јер гравитација вуче нит и тег на Земљу. Инерција узрокује клатно да мирује, осим ако га сила не покреће.

Када се жица и тег померају равно, тег и жица делују под инерцијом. То значи да се клатно, пошто је сада у покрету, наставља кретати, осим ако не постоји сила која делује да га заустави.

Гравитација делује на клатно док се креће. Сила која се креће постаје мања како сила гравитације делује на клатно. Клатно успорава, а затим се враћа на почетну тачку. Ова сила која се љуља напред-назад наставља се све док сила која је покренула покрет није јача од гравитације, а затим клатно поново мирује.

Гравитација не повлачи клатно да би се вратила на почетну тачку истим путем. Сила гравитације вуче клатно према Земљи.

Остале силе делују супротно сили клатна у покрету. Те силе су отпор ваздуха (трење у ваздуху), атмосферски притисак (атмосфера на мору) ниво који се смањује на већим надморским висинама) и трење на месту где је врх жице повезан.

•••стуартмилес99 / иСтоцк / Гетти Имагес

Њутн је 1667. године у часопису Принципиа Матхематица написао да због елиптичности Земље гравитација врши различит ниво утицаја на различитим географским ширинама.

•••ернстбоесе / иСтоцк / Гетти Имагес

Када је проучавао клатно, Галилео је открио да ће се оно редовно њихати. Његов замах, назван период, могао се мерити. Дужина жице уопште није променила период клатна.

Међутим, касније, како су се развијали механички уређаји, попут сата клатна, утврђено је да дужина клатна мења период. Промене температуре резултирају благом променом дужине штапа, при чему је резултат промена периода.