Innehåll
En pendel är en enkel anordning som består av en vikt upphängd på en sträng, tråd, metall eller annat material som svänger fram och tillbaka. Pendlar har använts i farfarsklockor och liknande för att hålla tiden. Vetenskapliga principer styr vad som påverkar pendelens svängningshastighet. Dessa principer förutsäger hur en pendel uppträder baserat på dess funktioner.
TL; DR (för lång; läste inte)
Tyngdkrafterna, pendelens massa, armens längd, friktion och luftmotstånd påverkar alla svängningshastigheten.
Rörelse
Dra tillbaka en pendel och släpp den. Du kan låta pendeln svänga fram och tillbaka på egen hand, eller i fallet med en klocka, få den att svänga drivs av växlarna. Hursomhelst påverkar principen om periodisk rörelse pendeln. Tyngdkraften drar vikten, eller bob, ner när den svänger. Pendeln fungerar som en fallande kropp, rör sig mot rörelsecentrumet med en jämn takt och återgår sedan.
Längd
Pendelns svängningshastighet eller frekvens bestäms av dess längd. Ju längre pendeln, vare sig det är en snöre, metallstav eller tråd, desto långsammare svänger pendeln. Omvänt, ju kortare pendeln desto snabbare svängningshastigheten. Detta representerar en absolut princip som alltid fungerar oavsett typ av design. På farfarsklockor med långa pendlar eller klockor med kortare beror svängningshastigheten på pendulens längd.
Amplitud
Amplitude avser svängningsvinkeln eller hur långt tillbaka pendeln svänger. En vilande pendel har en vinkel på 0 grader; dra den tillbaka halvvägs mellan vila och parallellt med marken och du har 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 återgå till utgångspunkten. Ett undantag innebär en mycket stor vinkel, en bortom alla rimliga svängningar för en klocka eller någon annan enhet. I så fall påverkas svängningshastigheten när pendeln går snabbare.
Massa
En faktor som inte påverkar svängningshastigheten är vikten på boben. Öka vikten på pendeln och tyngdkraften bara drar hårdare, kväll ut den extra vikten. Som School for Champions påpekar är tyngdekraften på alla fallande föremål densamma oavsett vad föremålen massar.
Luftmotstånd / friktion
I en verklig applikation påverkar luftmotståndet svängningshastigheten. Varje sväng möter motståndet och det bromsar gungan, även om det kanske inte är tillräckligt för att märkas under en svängning. Friktion bromsar också gungan. Om pendeln svänger baserat på tröghet från den första frigöringen så kommer den slutligen att stoppa.
Sympatisk vibration
Svängningshastigheten för en pendel justeras när den placeras i närheten av en annan pendel. Detta fenomen kallas sympatisk vibration. Pendlarna rör rörelse och energi fram och tillbaka. Denna överföring kommer så småningom att orsaka att svängningshastigheten hos den ena pendeln är identisk med den för den andra pendeln.