מטוטלת פיסיקלית - ומעל לכל הדיוק

תנודות - אחד הסוגים הנפוצים ביותר של תנועה מכאנית. הדוגמא הבולטת ביותר היא התנודות אשר מבצעת מטוטלת פיזית. זה גוף קשה קבוע על חוט בנקודה אחת. הוא מסב את המטוטלת מעמדת שיווי המשקל שלו ומשחרר אותו, אנחנו מאפשרים לו לנפול, אבל בסתיו לא נעשה בחופשיות על מסלול של גדילים שווים באורכם.

במקום אפשר לראות את התהליך של המרת אנרגיה פוטנציאלית לאנרגיה קינטית ולהיפך. דחיית המטוטלת הפיסית, אנו מבקשים ממנו האנרגיה פוטנציאלית. ואז, כאשר הוא ישוחרר, הוא מתחיל לנוע, וכאשר חוזר לנקודת שיווי המשקל שלה יהיה המהירות המרבית. במהלך התנועה מטה מתרחש המרת חלק מהאנרגיה הפוטנציאלית לאנרגיה קינטית. הבא, נע על ידי אינרציה, הגוף עולה גבוה יותר ויותר, עד שבשלב מסוים התנועה נעצרת. הנה, את האנרגיה הקינטית מומרת בחזרה לתוך פוטנציאל.

ואז המטוטלת מתחילה לנוע בכיוון ההפוך, והכל חוזר על עצמו. לפיכך, אנו רואים כי המטוטלת נעה הגופנית בשל לבצע את המעבר של אנרגיה פוטנציאלית לאנרגיה קינטית ואז בחזרה. השעה בילתה על כל הנדנדות, כלומר, אז, שבמהלכה הגוף על ידי נסיגה מכל נקודה של המסלול של התנועה שלהם, יחזרו לשם שוב נקרא תקופת תנודה. הסטייה הגדולה של המטוטלת משיווי המשקל נקראת תנודות משרעת.

לימוד תנודות, מדענים גילו כי תקופת מטוטלת פיזית, שאיתו נעה, אינה קשורה המסה של המטוטלת נקבעת רק לפי אורך החוט ואת הערך של תאוצת כובד. המופע של תנודות אפשריות ובמקרה שבו העומס הוא רכוב על אביב. במקרה זה, המעבר של האנרגיה הפוטנציאלית של קפיץ דחוס לאנרגיה הקינטית של תנועת העומס ולהיפך.

תנודות מטוטלת מה שהופך פיזית או את העומס על האביב, כאשר אין השפעה של כוחות נוספים, קראו בחינם או פרטי. אם עליהם יש כל השפעה חיצונית, כי תנודות כאלה נקראות באופן פנימי. חשיפה ממושכת מטוטלת כוח תקופתי חיצונית נוספת מתחילה להתנדנד עם תדירות ההשפעה לכח הזה. עם השפעה כזו עלולה לגרום לתופעת תהודה.

עבודה עם המטוטלת מעניינת מאוד יכול לעזור בפתרון בעיות רבות. די אם נזכיר מטוטלת פוקו, אשר הצליחו להוכיח כי כדור הארץ מסתובב. בניסוי זה היו במעקב במשך תנועת המטוטלת. השתמשנו העומס תלוי על חוט ארוך 67 מטר. על פי התוכנית, מטוטלת פעלו רק לכוח המשיכה של כדור הארץ ואת המתח של החוט. לפיו תנודות במטוס אנכי אמורות להתרחש.

על הרצפה היתה תלולית של חול המטוטלת עם הקצה החד שלה בעת מעבר הטביעו את חותמם על זה. נמצא כי התנועה מתבצעת לא רק במישור האנכי, אבל יש גם מרכיב אופקי. כל סטיית תנועת מטוטלת הייתה כשלושה מילימטרים משעת המסלול הקודמת המטוס שבו תנודות המטוטלת להתרחש, זה הפך עשר מעלות.

אנחנו יכולים לזכור ולהשתמש ב שעון מטוטלת המבוסס על תקופה קבועה של התנודות שלה. תקופה זו תלויה באורך של המטוטלת. דיוק השעונים הללו יכולים להגיע לערך ניכר. בשנת 1954 מהנדס המועצות Fedchenko נוצרו שעוני מטוטלת, הדיוק של המהווה 0.0003 עם היומיום.

זה בערך איך אתה יכול לתאר מה מטוטלת פיזית, תכונות והפרמטרים שלה, את האפשרות של השימוש בו מדע והטכנולוגיה.