Hvad er bevægelsen af ​​en simpel pendel i luft?

Enkel harmonisk bevægelse (SHM):

* Ideal scenarie: I et perfekt vakuum ville en simpel pendel svinge frem og tilbage med en konstant amplitude og periode. Denne idealiserede bevægelse er SHM.

* periode: Oscillationsperioden (tid til en komplet sving) afhænger kun af længden af ​​pendelen og accelerationen på grund af tyngdekraften.

Dæmpning:

* Luftbestandighed: Luftmolekyler kolliderer med pendelboben og skaber en friktionskraft, der er imod dens bevægelse. Denne kraft er kendt som luftmodstand eller træk.

* Energitab: Luftmodstanden får pendelen til at miste energi med hver sving, hvilket resulterer i et gradvis fald i amplitude.

* eksponentielt forfald: Amplituden af ​​svingningen nedbrydes eksponentielt med tiden, hvilket betyder, at den falder med en konstant brøkdel i hvert tidsinterval.

Nøgleegenskaber ved dæmpet SHM:

* oscillerende bevægelse: Pendelen svinger stadig, men amplituden falder over tid.

* faldende amplitude: Den maksimale forskydning fra ligevægt bliver mindre med hver sving.

* Konstant periode: Tiden for en svingning forbliver nogenlunde konstant, selv når amplituden falder. Dette gælder for lysdæmpning.

Faktorer, der påvirker dæmpning:

* luftdensitet: Højere lufttæthed fører til større dæmpning.

* pendul Bob Form: Et større overfladeareal eller mindre aerodynamisk form øger dæmpningen.

* pendul Bob Speed: Større hastighed resulterer i stærkere luftmodstand.

Visualisering af bevægelsen:

Forestil dig en pendul, der svinger frem og tilbage. I et vakuum ville dens gynger være perfekt symmetriske og kontinuerlige. I luften bliver gyngerne gradvist mindre, indtil pendelen til sidst kommer til hvile.

Kortfattet:

Bevægelsen af ​​en simpel pendel i luft er en kombination af SHM og dæmpning på grund af luftmodstand. Pendulet svinger med en faldende amplitude, mens den opretholder en næsten konstant periode, indtil den til sidst kommer til hvile.