Galileo Galilei (1564-1642) studerade först varför en pendel svänger. Hans arbete var början på användningen av mätningar för att förklara grundläggande krafter.
Christiaan Huygens använde pendelns regelbundenhet för att konstruera pendelklockan 1656, vilket gav en noggrannhet som hittills inte hade uppnåtts. Den här nya enheten var korrekt inom 15 sekunder om dagen.
Sir Isaac Newton (1642-1727) använde detta tidiga arbete när han utvecklade rörelselagarna. Newtons arbete ledde i sin tur till senare utveckling som seismograf för mätning av jordbävningar.
Funktioner
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
Pendlar kan användas för att visa att jorden är rund. Pendlar svänger med ett tillförlitligt mönster och arbetar med den osynliga tyngdkraften, som varierar beroende på höjd. Om pendeln är direkt över nordpolen verkar pendelns rörelsemönster förändras inom en 24-timmars tidsram men det gör det inte. Jorden roterar medan pendeln förblir i samma rörelseplan.
Det finns olika sätt att konstruera pendlar som förändrar hur de svänger. Ändå förblir den grundläggande fysiken bakom hur de fungerar alltid densamma.
Strukturera
•••humonia / iStock / Getty Images
En enkel pendel kan göras med en snöre och en vikt hängd från en enda punkt. Annat material kan användas för strängen, såsom en stång eller tråd. Vikten, som kallas en bob, kan ha vilken vikt som helst. Galileos experiment med att släppa två kanonkulor med olika vikt illustrerar detta. Objekt med olika massa accelererar under tyngdkraften i samma takt.
Fungera
•••cerae / iStock / Getty Images
Vetenskapen bakom pendeln förklaras genom tyngdkrafter och tröghetskrafter.
Jordens allvar drar till sig pendeln. När pendeln hänger stilla är tråden och vikten rak och i en 90 graders vinkel mot jorden när tyngdkraften drar i strängen och vikten till jorden. Tröghet får pendeln att vila om inte en kraft får den att röra sig.
När tråden och vikten flyttas i rak rörelse verkar vikten och tråden under tröghet. Detta innebär att eftersom pendeln nu är i rörelse fortsätter den att röra sig, såvida det inte finns en kraft som verkar för att få den att stanna.
Gravitation arbetar på pendeln medan den rör sig. Den rörliga kraften blir mindre när tyngdkraften verkar på pendeln. Pendeln saktar ner och återgår sedan till startpunkten. Denna svängande fram och tillbaka-kraft fortsätter tills kraften som startade rörelsen inte är starkare än gravitationen, och då är pendeln i vila igen.
Gravitation drar inte tillbaka pendeln för att återvända till startpunkten längs samma väg. Gravitationskraften drar pendeln ner mot jorden.
Andra krafter agerar i motsats till kraften i den rörliga pendeln. Dessa krafter är luftmotstånd (friktion i luften), atmosfärstryck (en atmosfär till havs nivå, vilket minskar vid högre höjder) och friktion vid den punkt där kabelns överdel är ansluten.
Överväganden
•••stuartmiles99 / iStock / Getty Images
Newton skrev 1667 i Principia Mathematica att på grund av att jorden är elliptisk utövar tyngdkraften en annan nivå av inflytande vid olika breddgrader.
Missuppfattningar
•••ernstboese / iStock / Getty Images
När han studerade pendeln upptäckte Galileo att den skulle svänga regelbundet. Dess gunga, kallad dess period, kunde mätas. Trådens längd ändrade i allmänhet inte pendelns period.
Senare, när mekaniska anordningar utvecklades, såsom pendelklockan, fann man dock att pendelns längd ändrar perioden. Temperaturförändringar resulterar i en liten förändring i stångens längd, vilket resulterar i en förändring under perioden.