Sadržaj
Njihalo je jednostavan uređaj koji se sastoji od težine obješene na žici, žici, metalu ili drugom materijalu koji se ljulja naprijed-nazad. Njihala se koriste u djedovim satovima i slično kako bi zadržali vrijeme. Znanstvena načela uređuju ono što utječe na brzinu ljuljanja klatna. Ovi principi predviđaju kako se klatno ponaša na temelju njegovih karakteristika.
TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
Sila gravitacije, masa klatna, duljina ruke, trenje i otpor zraka utječu na brzinu ljuljanja.
Pokret
Izvucite klatno natrag i otpustite ga. Možete klatno pustiti da se ljulja naprijed-natrag, ili u slučaju sata, da se pokreće pokretanjem zupčanika. Bilo kako bilo načelo periodičnog kretanja utječe na klatno. Snaga gravitacije povlači težinu ili bob, dolje dok se ljulja. Njihalo djeluje poput padajućeg tijela, kreće se prema središtu gibanja stalnom brzinom, a zatim se vraća.
dužina
Brzina ljuljanja ili učestalost klatna određuje se njegovom dužinom. Što je klatno dulje, bilo da se radi o žici, metalnoj šipci ili žici, to će se klatno sporije ljuljati. Obrnuto, što je klatno kraće, to je i brži stupanj ljuljanja. To predstavlja apsolutni princip koji će uvijek raditi bez obzira na vrstu dizajna. Na djedovim satovima s dugim klatnima ili satovima s kraćim, brzina ljuljanja ovisi o duljini klatna.
Amplituda
Amplituda se odnosi na kut ljuljanja, odnosno na to koliko se natrag njihalo ljulja. Njihalo u mirovanju ima kut od 0 stupnjeva; povucite ga na pola puta između odmaranja i paralelno s tlom i imate kut od 45 stupnjeva. Pokrenite klatno i odredite amplitudu. Eksperimentirajte s različitim početnim točkama i otkrićete da amplituda ne utječe na brzinu zamaha. Klatno će trebati isto toliko vremena da se vrati na početnu točku. Jedna iznimka uključuje vrlo veliki kut, onaj koji prelazi bilo koji razumni zamah sata ili bilo kojeg drugog uređaja. U tom će slučaju utjecati na brzinu ljuljanja kako klatno brže odlazi.
Masa
Jedan od čimbenika koji ne utječe na brzinu ljuljanja je težina bobe. Povećajte težinu na klatnu, a gravitacija samo povlači jače, izvlači dodatnu težinu. Kao što škola za prvake ističe, sila gravitacije na bilo koji padajući objekt je ista bez obzira na masu predmeta.
Otpor zraka / trenje
U stvarnoj primjeni otpor zraka utječe na brzinu ljuljanja. Svaki zamah susreće se s tim otporom i usporava zamah, iako to možda neće biti dovoljno da bude uočljiv tijekom jednog zamaha. Trenje također usporava zamah. Ako se klatno ljulja na temelju inercije od početnog oslobađanja, vremenom će se zaustaviti.
Simpatička vibracija
Brzina ljuljanja klatna prilagođava se ako se postavi u neposrednoj blizini drugog klatna. Taj se fenomen naziva simpatička vibracija. Njihala prenose gibanje i energiju naprijed-natrag. Taj će prijenos s vremenom uzrokovati da brzina ljuljanja jednog klatna bude jednaka onoj drugog klatna.