מטוטלת פיזית - דיוק מעל לכל

תנודות - אחד המינים הנפוצים ביותרתנועה מכנית. הדוגמה הברורה ביותר היא תנודות כי המטוטלת פיזית מבצע. זהו גוף כבד המחובר לחוט בשלב מסוים. על ידי משיכת המטוטלת ממצב שיווי המשקל והשחרור, אנו מאפשרים לה ליפול, אך הנפילה אינה מתרחשת בחופשיות, אלא לאורך מסלול שווה לאורך המחרוזת.

כאן ניתן לראות את תהליך הטרנספורמציהאנרגיה פוטנציאלית לאנרגיה קינטית וחזרה. דחיית המטוטלת הפיזית, אנו נותנים לו אנרגיה פוטנציאלית. לאחר מכן, כאשר הוא משוחרר, הוא מתחיל לנוע, וכאשר הוא חוזר לנקודת שיווי המשקל, מהירותו תהיה מקסימלית. בתהליך של תנועה כלפי מטה, חלק מהאנרגיה הפוטנציאלית מומרת לאנרגיה קינטית. יתר על כן, נע באינרציה, הגוף עולה גבוה יותר ויותר, עד שלב מסוים נעצרת התנועה. כאן האנרגיה הקינטית הופכת שוב לאחת הפוטנציאלים.

ואז המטוטלת מתחילה לנוע לאחורצד, והכל חוזר. לפיכך, אנו רואים כי המטוטלת הפיזית מתנודדת בשל מעברים של האנרגיה הפוטנציאלית לאנרגיה קינטית, ולאחר מכן בחזרה. משך הזמן על כל התנודות, כלומר אז, שבמהלכו הגוף, לאחר שעזב מכל נקודה במסלולו, יחזור לשם שוב, נקרא תקופת התנודות. החריגה הגדולה ביותר מנקודת שיווי המשקל של המטוטלת נקראת משרעת התנודה.

בחקר התנודות, המדענים קבעו כי תקופת המטוטלת הפיזית שבה היא מתנודדת אינה קשורה בשום אופן למסה של המטוטלת ונקבעת רק על ידי אורך החוט ועל ידי הערך של האצה נפילה חופשית. המופע של תנודות אפשרי במקרה כאשר העומס הוא קבוע למעיין. במקרה זה, ישנו מעבר של האנרגיה הפוטנציאלית של המעיין הדחוס לאנרגיה קינטית של תנועת המטען ולהיפך.

תנודות כי מטוטלת פיזיתאו לטעון על האביב, אם אין השפעה של כוחות נוספים, נקראים חינם או משלו. אם עליהם כל השפעה חיצונית מתרחשת, ואז תנודות כאלה נקראים כפוי. עם פעולה ממושכת של כוח תקופתי חיצוני נוסף, המטוטלת מתחילה להתנודד עם תדירות של כוח זה. עם אפקט כזה, את הופעתה של תופעה כזו תהודה אפשרי.

עבודה עם מטוטלת מאוד מעניין והוא יכולעזרה בפתרון בעיות רבות. די להזכיר את המטוטלת של פוקו, שבזכותה ניתן היה להוכיח כי כדור הארץ מסתובב. בניסוי זה נצפתה תנועת המטוטלת. לשם כך נעשה שימוש במטענים התלויים על חוט באורך של 67 מטר. לפי התוכנית, רק כוח הכובד של כדור הארץ ומתח החוט פעלו על המטוטלת. כתוצאה מכך, התנודות היו להתרחש רק במישור האנכי.

על הרצפה היתה ערימת חול ומטוטלת עם חדהבסוף התנועה השאיר את חותמו על זה. התברר שהתנועה אינה רק במישור האנכי, אלא יש גם מרכיב אופקי. עם כל תנועה של המטוטלת, החריגה היתה במרחק של כשלושה מילימטרים מהמסלול הקודם, בשעה שהמטוס שבו התנדנד המטוטלת התרחש באחת-עשרה מעלות.

אפשר גם לזכור את השימוש במטוטלת בשעון,בהתבסס על תקופה קבועה של תנודותיה. תקופה זו תלויה רק ​​באורך המטוטלת. הדיוק של שעונים כאלה יכול להגיע לערך ניכר. בשנת 1954 יצר המהנדס הסובייטי Fedchenko שעון מטוטלת, אשר דיוק של 0.0003 s ליום.

זה בערך איך אתה יכול לתאר מה מטוטלת פיזית, תכונותיה ופרמטרים שלה, ואת האפשרויות לשימוש בו במדע וטכנולוגיה.