Inhalt
- TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
- Bewegung
- Länge
- Amplitude
- Masse
- Luftwiderstand / Reibung
- Sympathische Vibration
Ein Pendel ist eine einfache Vorrichtung, die aus einem Gewicht besteht, das an einer Schnur, einem Draht, einem Metall oder einem anderen Material aufgehängt ist, das hin und her schwingt. Pendel wurden in Standuhren und dergleichen verwendet, um die Zeit zu halten. Wissenschaftliche Prinzipien bestimmen, was die Schwingungsgeschwindigkeit des Pendels beeinflusst. Diese Prinzipien sagen voraus, wie sich ein Pendel aufgrund seiner Merkmale verhält.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Die Schwerkraft, die Masse des Pendels, die Länge des Arms, die Reibung und der Luftwiderstand beeinflussen die Schwingungsgeschwindigkeit.
Bewegung
Ziehen Sie ein Pendel zurück und lassen Sie es los. Sie können das Pendel selbst hin und her schwingen lassen oder es im Falle einer Uhr von den Zahnrädern antreiben lassen. In beiden Fällen wirkt sich das Prinzip der periodischen Bewegung auf das Pendel aus. Die Schwerkraft zieht das Gewicht oder den Bob beim Schwingen nach unten. Das Pendel wirkt wie ein fallender Körper, der sich mit gleichmäßiger Geschwindigkeit in Richtung des Bewegungszentrums bewegt und dann zurückkehrt.
Länge
Die Schwingungsrate oder Frequenz des Pendels wird durch seine Länge bestimmt. Je länger das Pendel ist, sei es eine Schnur, eine Metallstange oder ein Draht, desto langsamer schwingt das Pendel. Umgekehrt, je kürzer das Pendel ist, desto schneller ist die Schwenkgeschwindigkeit. Dies ist ein absolutes Prinzip, das unabhängig von der Art des Designs immer funktioniert. Bei Standuhren mit langen Pendeln oder Uhren mit kürzeren Pendeln hängt die Schwingungsrate von der Pendellänge ab.
Amplitude
Die Amplitude bezieht sich auf den Schwenkwinkel oder wie weit das Pendel zurückschwingt. Ein ruhendes Pendel hat einen Winkel von 0 Grad; Ziehen Sie es auf halbem Weg zwischen Ruhe und parallel zum Boden zurück und Sie haben einen 45-Grad-Winkel. Starten Sie ein Pendel und bestimmen Sie die Amplitude. Wenn Sie mit verschiedenen Startpunkten experimentieren, stellen Sie fest, dass die Amplitude keinen Einfluss auf die Schwingungsrate hat. Das Pendel benötigt die gleiche Zeit, um zu seinem Ausgangspunkt zurückzukehren. Eine Ausnahme ist ein sehr großer Winkel, der über jeden vernünftigen Winkel für eine Uhr oder ein anderes Gerät hinausgeht. In diesem Fall wird die Schwungrate beeinflusst, wenn das Pendel schneller wird.
Masse
Ein Faktor, der die Swing-Rate nicht beeinflusst, ist das Gewicht des Bob. Erhöhen Sie das Gewicht auf dem Pendel und die Schwerkraft zieht nur stärker, um das zusätzliche Gewicht auszugleichen. Wie School for Champions hervorhebt, ist die Schwerkraft auf einen fallenden Gegenstand gleich, unabhängig von der Masse des Gegenstands.
Luftwiderstand / Reibung
In einer realen Anwendung beeinflusst der Luftwiderstand die Schwingungsrate. Jeder Schwung stößt auf diesen Widerstand und verlangsamt den Schwung, obwohl es möglicherweise nicht ausreicht, um während eines Schwungs wahrgenommen zu werden. Reibung verlangsamt auch die Schaukel. Wenn das Pendel aufgrund der Trägheit seit der ersten Freigabe schwingt, kommt es schließlich zum Stillstand.
Sympathische Vibration
Die Schwenkgeschwindigkeit eines Pendels wird angepasst, wenn es in unmittelbarer Nähe eines anderen Pendels platziert wird. Dieses Phänomen nennt man sympathische Vibration. Die Pendel leiten Bewegung und Energie hin und her. Diese Übertragung bewirkt schließlich, dass die Schwenkrate eines Pendels mit der des anderen Pendels identisch ist.