Pendulbevægelseres love

Pendler har interessante egenskaber, som fysikere bruger til at beskrive andre objekter. For eksempel følger planetariske kredsløb et lignende mønster. Disse egenskaber stammer fra en række love, der regulerer pendulets bevægelse. Ved at lære disse love, kan du begynde at forstå nogle af de grundlæggende principper for fysik og bevægelse generelt.

Pendulterminologi

Du kan lave et pendul fra næsten alt. Forestil dig en kugle knyttet til enden af ​​en streng: dette gør et pendul. Fysikere refererer typisk til bolden som "pendulbob." Pendulbevægelsen svinger i en vinkel fra side til side; forestil dig et klockes hængende pendul. Fysikere refererer til bevægelsen af ​​pendler i svingninger. Én oscillation beskriver den fulde bevægelse fra et punkt og tilbage. Billede løfter pendulet så højt som muligt til højre; en sving ville gå fra det punkt helt til venstre og tilbage.

Motion

Loven der styrer pendulbevægelsen førte til opdagelsen af ​​en vigtig ejendom. Fysikere opbryder kræfterne i en lodret og en vandret komponent. I pendulbevægelsen arbejder tre kræfter direkte på pendulet: bobens masse, tyngdekraften og spændingen i strengen. Masse og tyngdekraften arbejder begge lodret nedad. Da pendulet ikke bevæger sig op eller ned, afbrydes den lodrette komponent af strengspændingen ud af massen og tyngdekraften. Dette viser at massen af ​​et pendul ikke har nogen betydning for dens bevægelse, men den vandrette strengspænding gør.

Newtons første lov

Newtons første lov definerer hastigheden af ​​objekter som reaktion på kræfter. Loven fastslår, at hvis et objekt bevæger sig i en bestemt hastighed og i en lige linje, vil den fortsætte med at bevæge sig ved denne hastighed og i en lige linje, uendelig, så længe ingen anden kraft virker på den. Forestil dig at kaste en bold lige frem; kuglen ville gå rundt om jorden igen og igen, hvis luftmodstand og tyngdekraften ikke virkede på det. Denne lov viser, at siden et pendul bevæger sig fra side til side og ikke op og ned, har det ingen op og ned kræfter, der virker på det.

Newtons tredje lov

Newtons tredje lov siger, at hver handling har en reaktion af lige kraft. Denne lov fungerer med den første lov, der viser, at selvom massen og tyngdekraften afbryder den vertikale komponent af strengspændingsvektor, afbrydes intet den vandrette komponent. Denne lov viser, at de kræfter, der virker på et pendul, kan annullere hinanden. Fysikere bruger Newtons første og tredje lov til at bevise, at den horisontale strækspænding bevæger pendulet uden hensyntagen til masse eller tyngdekraften.

Periodelov

Pendeltiden beskriver længden af ​​det tid, det tager pendul at gå fra et punkt, gennem en svingning og tilbage. Fordi massen af ​​et pendul ikke har nogen betydning for dens bevægelse, har fysikere bevist, at alle pendler har samme periode for oscillationsvinkler - vinklen mellem pendulens centrum på sit højeste punkt og pendulens centrum ved sin stoppede position - - mindre end 20 grader.