จุดประสงค์ของลูกตุ้มคืออะไร?

ลูกตุ้ม มาจากคำภาษาละตินว่า "pendulus" ซึ่งแปลว่า "ห้อยอยู่" เป็นลำตัวที่ห้อยลงมาจากจุดคงที่ ซึ่งเมื่อดึงกลับและปล่อย จะแกว่งไปมา เป็นหลักฐานทางสายตาโดยตรงชิ้นแรกที่แสดงให้เห็นถึงการหมุนของโลกที่ไม่ได้อาศัยการสังเกตวงกลมของดวงดาวบนท้องฟ้า พิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์สำคัญแทบทุกแห่งมีลูกตุ้มที่คุณมองเห็นได้ขณะเคลื่อนไหว

นักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ชาวอิตาลี กาลิเลโอ กาลิเลอี ค้นพบหลักการของการเคลื่อนที่แบบสั่นของลูกตุ้ม เขาค้นพบลูกตุ้มในปี ค.ศ. 1581 ในการทดลองของเขา กาลิเลอียอมรับว่าเวลาที่ใช้สำหรับการเคลื่อนที่ไปมาของลูกตุ้มตามความยาวที่กำหนดจะยังคงเท่าเดิมแม้ว่าส่วนโค้งหรือแอมพลิจูดจะลดลง กาลิเลอีค้นพบไอโซโครนิซึมซึ่งเป็นลักษณะที่สำคัญที่สุดของลูกตุ้มผ่านลูกตุ้ม ซึ่งทำให้มีประโยชน์ในการวัดเวลา

ลูกตุ้มกระทำการตามแรงต่างๆ ความเฉื่อยของลูกตุ้ม - ความต้านทานของวัตถุทางกายภาพ - เป็นสิ่งที่ทำให้ลูกตุ้มแกว่งไปมาตรงๆ แรงโน้มถ่วงลงซึ่งเป็นแรงที่ทำให้วัตถุสองชิ้นดึงเข้าหากันคือสิ่งที่ดึงลูกตุ้มกลับไปตรงๆ แรงต้านอากาศอีกแบบหนึ่งซึ่งกำหนดความเร็วของลูกตุ้ม ทำให้ลูกตุ้มแกว่งในแนวโค้งที่สั้นกว่า

ลูกตุ้มธรรมดาที่เรียกว่าประกอบด้วยมวลหรือน้ำหนักที่เรียกว่าบ๊อบซึ่งห้อยลงมาจากเชือกหรือสายเคเบิลที่มีความยาวและคงที่ที่จุดหมุน เมื่อเลื่อนจากตำแหน่งเริ่มต้นเป็นมุมเริ่มต้นแล้วปล่อย ลูกตุ้มจะแกว่งไปมาอย่างอิสระด้วยการเคลื่อนไหวเป็นระยะ ลูกตุ้มธรรมดาทั้งหมดควรมีคาบเดียวกัน ซึ่งเป็นเวลาสำหรับรอบการสวิงซ้ายและการสวิงขวาที่สมบูรณ์หนึ่งรอบ โดยไม่คำนึงถึงมุมเริ่มต้น

ลูกตุ้มประเภทต่างๆ ได้แก่ ลูกตุ้ม bifilar ลูกตุ้ม Foucault และลูกตุ้มบิด มีการใช้ลูกตุ้ม bifilar เพื่อบันทึกการหมุนของโลกที่ไม่สม่ำเสมอและเพื่อตรวจจับแผ่นดินไหว ลูกตุ้ม Foucault ซึ่งนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Leon Foucault เป็นผู้คิดค้น ใช้เพื่อสาธิตการหมุนของโลก ลูกตุ้มบิดเกลียว แม้ว่าจะไม่ใช่ลูกตุ้มอย่างเข้มงวดเพราะไม่สั่นเพราะแรงโน้มถ่วง แต่มักใช้เพื่อการรักษาเวลา เช่น การควบคุมการเคลื่อนที่ของนาฬิกา