Галілео Галілей (1564-1642) вперше вивчив, чому коливається маятник. Його робота стала початком використання вимірювань для пояснення основних сил.
Крістіан Гюйгенс використав регулярність маятника для побудови маятникового годинника в 1656 році, що забезпечило точність, яка до тих пір не була досягнута. Цей новий пристрій мав точність до 15 секунд на день.
Сер Ісаак Ньютон (1642-1727) використав цю ранню роботу, коли розробляв закони руху. Робота Ньютона в свою чергу призвела до подальших розробок, таких як сейсмограф для вимірювання землетрусів.
Особливості
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
Маятники можна використовувати, щоб показати, що Земля кругла. Маятники коливаються з надійним малюнком і працюють з невидимою силою тяжіння, яка змінюється в залежності від висоти. Якщо маятник знаходиться безпосередньо над Північним полюсом, схема руху маятника змінюється протягом двадцяти чотирьох годин, але це не відбувається. Земля обертається, поки маятник залишається в одній площині руху.
Існують різні способи побудови маятників, які змінюють спосіб їх коливання. Проте основна фізика, яка стоїть за їх роботою, завжди залишається незмінною.
Структура
•••humonia / iStock / Getty Images
Простий маятник можна зробити за допомогою нитки і гирі, підвішеної до однієї точки. Для струни можна використовувати інший матеріал, наприклад, стрижень або дріт. Вага, яку називають боб, може бути будь-якої ваги. Це ілюструє експеримент Галілея, який кидає два гарматні кулі різної ваги. Об'єкти різної маси прискорюються під дією сили тяжіння з однаковою швидкістю.
Функція
•••cerae / iStock / Getty Images
Наука, яка стоїть за маятником, пояснюється силами тяжіння та інерції.
Гравітація Землі притягує маятник. Коли маятник висить нерухомо, дріт і вага є прямими і під кутом 90 градусів до Землі, оскільки сила тяжіння тягне струну, а вага до Землі. Інерція змушує маятник залишатися в стані спокою, якщо сила не змушує його рухатися.
Коли дріт і тягар рухаються прямим рухом, тягар і дріт діють під інерцією. Це означає, що оскільки маятник зараз у русі, він продовжує рухатися, якщо тільки не існує сили, яка діє, щоб змусити його зупинитися.
Гравітація працює на маятник під час руху. Рухлива сила стає меншою, коли сила тяжіння діє на маятник. Маятник сповільнюється, а потім повертається у вихідну точку. Ця сила похитування вперед-назад триває до тих пір, поки сила, що розпочала рух, не буде сильнішою від сили тяжіння, і тоді маятник знову перебуває в спокої.
Гравітація не тягне маятник назад, щоб повернутися до початкової точки по тому ж шляху. Сила тяжіння тягне маятник вниз до Землі.
Інші сили діють в протилежність силі рухомого маятника. Цими силами є опір повітря (тертя в повітрі), атмосферний тиск (атмосфера в морі) рівень, який зменшується на більшій висоті) і тертя в точці, де знаходиться вершина дроту підключений.
Міркування
•••stuartmiles99 / iStock / Getty Images
Ньютон писав у 1667 р. У "Principia Mathematica", що завдяки еліптичності Землі гравітація чинить різний рівень впливу в різних широтах.
Помилки
•••ernstboese / iStock / Getty Images
Коли він вивчав маятник, Галілей виявив, що він коливатиметься регулярно. Його коливання, яке називають періодом, можна було виміряти. Довжина дроту загалом не змінила періоду маятника.
Однак пізніше, коли були розроблені механічні пристрої, такі як маятниковий годинник, було виявлено, що довжина маятника дійсно змінює період. Зміни температури призводять до незначної зміни довжини стрижня, в результаті відбувається зміна періоду.