Innhold
En pendel er en enkel enhet sammensatt av en vekt opphengt på en streng, tråd, metall eller annet materiale som svinger frem og tilbake. Pendler har blitt brukt i bestefar-klokker og lignende for å holde tiden. Vitenskapelige prinsipper styrer hva som påvirker svinghastigheten til pendelen. Disse prinsippene forutsier hvordan en pendel oppfører seg basert på funksjonene.
TL; DR (for lang; ikke lest)
Tyngdekreftene, pendulens masse, armlengden, friksjon og luftmotstand påvirker alle svingningshastigheten.
Bevegelse
Trekk en pendel tilbake og slipp den. Du kan la pendelen svinge frem og tilbake på egen hånd, eller i tilfelle av en klokke, få den til å svinge drevet av tannhjulene. Uansett påvirker prinsippet om periodisk bevegelse pendelen. Tyngdekraften trekker vekten, eller boben, ned når den svinger. Pendelen fungerer som et fallende legeme, beveger seg mot bevegelsessenteret med jevn hastighet og deretter tilbake.
Lengde
Pendulens svingningshastighet eller frekvens bestemmes av dens lengde. Jo lengre pendelen, enten det er en streng, metallstang eller ledning, jo saktere svinger pendelen. Omvendt, jo kortere pendel, desto raskere er svinghastigheten. Dette representerer et absolutt prinsipp som alltid vil fungere uansett designtype. På bestefarklokker med lange pendler eller klokker med kortere, avhenger svingningshastigheten av pendulens lengde.
amplitude
Amplitude refererer til svingevinkelen, eller hvor langt tilbake pendelen svinger. En hvilende pendel har en vinkel på 0 grader; trekk den tilbake halvveis mellom hvile og parallelt med bakken, og du har en 45-graders vinkel. Start en pendel og du bestemmer amplituden. Eksperimenter med forskjellige utgangspunkt og du oppdager at amplituden ikke påvirker svinghastigheten. Det vil ta pendelen like mye tid å komme tilbake til utgangspunktet. Ett unntak innebærer en veldig stor vinkel, en utover enhver rimelig sving for en klokke eller andre enheter. I så fall vil svingfrekvensen bli påvirket når pendelen går raskere.
Masse
En faktor som ikke påvirker svinghastigheten er bobens vekt. Øk vekten på pendelen, og tyngdekraften trekker bare hardere, kveld den ekstra vekten. Som School for Champions påpeker, er tyngdekraften på enhver fallende gjenstand den samme uansett hvilken gjenstander som er masse.
Luftmotstand / friksjon
I en virkelig applikasjon påvirker luftmotstand svingningshastigheten. Hver sving møter denne motstanden, og den bremser svingen, selv om det kanskje ikke er nok til å bli lagt merke til under en sving. Friksjon bremser også svingen. Hvis pendelen svinger basert på treghet fra den første utgivelsen, vil den til slutt stoppe.
Sympatisk vibrasjon
Svinghastigheten til en pendel justeres når den plasseres i nærheten av en annen pendel. Dette fenomenet kalles sympatisk vibrasjon. Pendulene gir bevegelse og energi frem og tilbake. Denne overføringen vil til slutt føre til at svingningshastigheten til den ene pendelen er identisk med den for den andre pendelen.