Περιεχόμενο
Ένα εκκρεμές είναι μια απλή συσκευή που αποτελείται από ένα βάρος που είναι αιωρούμενο σε μια χορδή, σύρμα, μέταλλο ή άλλο υλικό που κουνιέται εμπρός και πίσω. Τα εκκρεμή έχουν χρησιμοποιηθεί στα ρολόγια του παππού και τα παρόμοια για να κρατήσει το χρόνο. Οι επιστημονικές αρχές διέπουν το τι επηρεάζει την ταχύτητα ταλάντωσης του εκκρεμούς. Αυτές οι αρχές προβλέπουν πώς συμπεριφέρεται ένα εκκρεμές με βάση τα χαρακτηριστικά του.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Οι δυνάμεις βαρύτητας, η μάζα του εκκρεμούς, το μήκος του βραχίονα, η τριβή και η αντίσταση του αέρα επηρεάζουν το ρυθμό ταλάντωσης.
Κίνηση
Τραβήξτε ένα εκκρεμές και αφήστε το. Μπορείτε να αφήσετε το εκκρεμές να περιστρέφεται μπροστά και πίσω από μόνο του, ή στην περίπτωση ενός ρολογιού, να το ταλαντεύεται τροφοδοτείται από τα γρανάζια. Είτε έτσι είτε αλλιώς η αρχή της περιοδικής κίνησης επηρεάζει το εκκρεμές. Η δύναμη της βαρύτητας τραβά το βάρος, ή bob, κάτω καθώς κούνια. Το εκκρεμές δρα σαν πτώση του σώματος, κινούμενο προς το κέντρο της κίνησης με σταθερό ρυθμό και στη συνέχεια επιστροφή.
Μήκος
Ο ρυθμός ταλάντωσης ή η συχνότητα του εκκρεμούς καθορίζεται από το μήκος του. Όσο μακρύτερα το εκκρεμές, είτε πρόκειται για μια χορδή, είτε για μεταλλική ράβδο είτε για σύρμα, τόσο πιο αργές είναι οι μεταβολές του εκκρεμούς. Αντίστροφα, όσο μικρότερο είναι το εκκρεμές, τόσο πιο γρήγορος είναι ο ρυθμός ταλάντωσης. Αυτό αντιπροσωπεύει μια απόλυτη αρχή που θα λειτουργεί πάντα ανεξάρτητα από τον τύπο του σχεδιασμού. Στα ρολόγια παππού με μακρά εκκρεμές ή ρολόγια με βραχύτερα, η ταχύτητα ταλάντωσης εξαρτάται από το μήκος του εκκρεμούς.
Εύρος
Το πλάτος αναφέρεται στη γωνία της ταλάντευσης ή στο πόσο πίσω τα κουνιστά εκκρεμές. Ένα εκκρεμές εκκρεμές έχει γωνία 0 μοιρών. τραβήξτε το πίσω στη μέση μεταξύ ηρεμίας και παράλληλα στο έδαφος και έχετε γωνία 45 μοιρών. Ξεκινήστε ένα εκκρεμές και καθορίστε το εύρος. Πειραματιστείτε με διαφορετικά σημεία εκκίνησης και ανακαλύψτε ότι το πλάτος δεν επηρεάζει την ταχύτητα ταλάντωσης. Θα πάρει το εκκρεμές το ίδιο χρονικό διάστημα για να επιστρέψει στο σημείο εκκίνησης. Μια εξαίρεση περιλαμβάνει μια πολύ μεγάλη γωνία, μια πέρα από κάθε λογική ταλάντευση για ένα ρολόι ή οποιαδήποτε άλλη συσκευή. Σε αυτή την περίπτωση ο ρυθμός ταλάντευσης θα επηρεαστεί καθώς το εκκρεμές πηγαίνει γρηγορότερα.
Μάζα
Ένας παράγοντας που δεν επηρεάζει την ταχύτητα swing είναι το βάρος του bob. Αυξήστε το βάρος στο εκκρεμές και η βαρύτητα τραβάει πιο σκληρά, βγάζοντας το επιπλέον βάρος. Όπως σχολιάζει το School for Champions, η δύναμη της βαρύτητας σε οποιοδήποτε αντικείμενο που πέφτει είναι το ίδιο ανεξάρτητα από το τι μαζεύουν τα αντικείμενα.
Αντίσταση / τριβή αέρα
Σε μια πραγματική εφαρμογή, η αντίσταση του αέρα επηρεάζει την ταχύτητα ταλάντωσης. Κάθε ταλάντευση συναντά αυτή την αντίσταση και επιβραδύνει την κούνια, αν και δεν μπορεί να είναι αρκετή για να γίνει αντιληπτή κατά τη διάρκεια μιας ταλάντευσης. Η τριβή επιβραδύνει επίσης την κούνια. Εάν το εκκρεμές αιωρείται με βάση την αδράνεια από την αρχική απελευθέρωση τελικά θα σταματήσει.
Συμπαθητικοί κραδασμοί
Ο ρυθμός ταλάντωσης ενός εκκρεμούς προσαρμόζεται όταν τοποθετείται σε κοντινή απόσταση από ένα άλλο εκκρεμές. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται συμπαθητική δόνηση. Τα εκκρεμή περνούν κίνηση και ενέργεια εμπρός και πίσω. Αυτή η μεταφορά θα προκαλέσει τελικά την ταλάντευση ενός εκκρεμούς να είναι ίδια με εκείνη του άλλου εκκρεμούς.