Що впливає на швидкість коливання маятника?

Маятник - це простий пристрій, який складається з гирі, підвішеної на нитці, дроті, металі чи іншому матеріалі, що коливається вперед-назад. Маятники використовувались у дідових годинниках тощо, щоб тримати час. Наукові принципи визначають, що впливає на швидкість коливання маятника. Ці принципи передбачають поведінку маятника на основі його особливостей.

TL; DR (занадто довгий; Не читав)

Сили тяжіння, маса маятника, довжина плеча, тертя та опір повітря впливають на швидкість коливання.

Потягніть маятник назад і відпустіть його. Ви можете дозволити маятнику гойдатися туди-сюди самостійно, а у випадку годинника - гойдати його, що працює від шестерні. У будь-якому випадку принцип періодичного руху впливає на маятник. Сила тяжіння тягне вагу, або боб, вниз, коли вона гойдається. Маятник діє як падаюче тіло, рухаючись до центру руху зі стійкою швидкістю, а потім повертаючись назад.

Швидкість коливання або частота маятника визначається його довжиною. Чим довший маятник, будь то струна, металевий стрижень або дріт, тим повільніше коливається маятник. І навпаки, чим коротший маятник, тим швидше коливання. Це абсолютний принцип, який завжди працюватиме незалежно від типу конструкції. На дідових годинниках з довгими маятниками або на коротших годинниках швидкість коливання залежить від довжини маятника.

Амплітуда відноситься до кута розмаху, або від того, наскільки далеко коливається маятник. Маятник у спокої має кут 0 градусів; потягніть його на півдорозі між відпочинком і паралельно землі, і у вас буде кут 45 градусів. Заведіть маятник, і ви визначаєте амплітуду. Експериментуйте з різними вихідними точками, і ви виявите, що амплітуда не впливає на швидкість маху. Маятнику знадобиться стільки ж часу, щоб повернутися до початкової точки. Один виняток включає дуже великий кут, який перевищує будь-які розумні коливання годинника або будь-якого іншого пристрою. У цьому випадку на швидкість коливання впливатиме, оскільки маятник рухається швидше.

Одним з факторів, який не впливає на швидкість маху, є вага бобу. Збільште вагу на маятнику, і сила тяжіння просто тягне сильніше, вирівнюючи зайву вагу. Як зазначає школа для чемпіонів, сила тяжіння на будь-який падаючий предмет однакова, незалежно від маси об’єкта.

У реальному застосуванні опір повітря впливає на швидкість коливання. Кожен мах стикається з цим опором, і він уповільнює гойдалки, хоча цього може бути недостатньо, щоб бути помітним під час одного маху. Тертя також уповільнює гойдалки. Якщо маятник коливається на основі інерції від початкового випуску, зрештою він зупиниться.

Швидкість коливання маятника регулюється, коли розміщується в безпосередній близькості від іншого маятника. Це явище називається симпатичною вібрацією. Маятники передають рух і енергію вперед-назад. Зрештою це перенесення призведе до того, що швидкість коливання одного маятника буде однаковою зі швидкістю маятника іншого.