Vad påverkar svängfrekvensen för en pendel?

En pendel är en enkel anordning som består av en vikt upphängd på en snöre, tråd, metall eller annat material som svänger fram och tillbaka. Pendlar har använts i farfar och liknande för att hålla tid. Vetenskapliga principer styr vad som påverkar pendelns svängningshastighet. Dessa principer förutsäger hur en pendel beter sig baserat på dess funktioner.

TL; DR (för lång; Läste inte)

Gravitationskrafterna, pendelns massa, armens längd, friktion och luftmotstånd påverkar alla svängningshastigheten.

Dra tillbaka en pendel och släpp den. Du kan låta pendeln svänga fram och tillbaka på egen hand, eller i händelse av en klocka, låta den svängas med kugghjulen. Hur som helst påverkar principen om periodisk rörelse pendeln. Tyngdkraften drar ner vikten eller boben när den svänger. Pendeln fungerar som en fallande kropp, rör sig mot rörelsens centrum i en jämn takt och återvänder sedan.

Pendelns svängningshastighet eller frekvens bestäms av dess längd. Ju längre pendeln, oavsett om det är en snöre, metallstav eller tråd, desto långsammare svänger pendeln. Omvänt ju kortare pendeln desto snabbare är svängningshastigheten. Detta representerar en absolut princip som alltid fungerar oavsett typ av design. På farfar med långa pendlar eller klockor med kortare beror svängningshastigheten på pendelns längd.

Amplitud avser svängningsvinkeln, eller hur långt tillbaka pendeln svänger. En vilopendel har en vinkel på 0 grader; dra tillbaka den halvvägs mellan vila och parallellt med marken så har du en 45 graders vinkel. Starta en pendel och du bestämmer amplituden. Experimentera med olika utgångspunkter och du upptäcker att amplituden inte påverkar svängningshastigheten. Det tar pendeln samma tid att återvända till sin startpunkt. Ett undantag involverar en mycket stor vinkel, en utöver alla rimliga svängningar för en klocka eller någon annan enhet. I så fall påverkas svängningshastigheten när pendeln går snabbare.

En faktor som inte påverkar svänghastigheten är vikten på bob. Öka vikten på pendeln och tyngdkraften drar bara hårdare, kväll ut extra vikt. Som School for Champions påpekar är tyngdkraften på alla fallande föremål densamma oavsett föremålets massa.

I en verklig applikation påverkar luftmotstånd svängningshastigheten. Varje gunga stöter på det motståndet och det saktar ner gungan, även om det kanske inte räcker för att märkas under en gunga. Friktion saktar också ner gungan. Om pendeln svänger baserat på tröghet från den första släppningen så småningom kommer den att upphöra.

Svängningshastigheten för en pendel justeras när den placeras i närheten av en annan pendel. Detta fenomen kallas sympatisk vibration. Pendlarna passerar rörelse och energi fram och tillbaka. Denna överföring kommer så småningom att leda till att den ena pendelns svängningshastighet är identisk med den hos den andra pendeln.