Маятник
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f2/Mayatnik.gif)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a1/Foucault_pendulum_animated.gif)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/15/Clock-pendulum.gif/150px-Clock-pendulum.gif)
Ма́ятник — это какое-либо тяжелое тело, совершающее колебания около неподвижной точки.
Во время колебаний маятника происходят постоянные превращения энергии из одного вида в другой. Кинетическая энергия маятника превращается в потенциальную энергию (гравитационную, упругую) и обратно. Кроме того, постепенно происходит диссипация кинетической энергии в тепловую за счёт сил трения.
Одним из простейших маятников является шарик, подвешенный на нити. Идеализацией этого случая является
Если размерами массивного тела пренебречь нельзя, но всё ещё можно не учитывать упругих колебаний тела, то можно прийти к понятию физического маятника.
Система из нескольких шариков, подвешенных на нитях в одной плоскости, колеблющихся в этой плоскости и соударяющихся друг с другом, называется маятником Ньютона. Здесь уже приходится учитывать упругие процессы.
Маятник Фуко — это груз, подвешенный на нити, способный изменять плоскость своих колебаний.
Ещё одним простейшим маятником является пружинный маятник. Пружинный маятник — это груз, подвешенный на пружине и способный колебаться вдоль вертикальной оси.
Крутильный маятник — механическая система, представляющая собой тело, подвешенное в поле тяжести на тонкой нити и обладающее лишь одной степенью свободы: вращением вокруг оси, задаваемой неподвижной нитью.
Маятник Капицы — пример динамически стабилизированного перевернутого маятника.
Маятники используются в различных приборах, например, в часах и сейсмографах.
Маятники облегчают изучение колебаний, так как наглядно демонстрируют их свойства.
Период колебаний
Период колебаний простого математического маятника зависит от его длины, местной силы гравитации и незначительно от угла отклонения от вертикали, называемого амплитудой; период не зависит от массы подвешенного груза. Если амплитуда мала (меньше одной десятой радиана), период колебаний T математического маятника (время совершения полного цикла колебания) составляет
где L — длина маятника;
Периодичность колебаний маятника позволяет создать равномерно идущие механические часы. Часы состоят из системы зубчатых колес, приводимых в движение пружиной или гирей. Без маятника часы двигали бы стрелки очень неравномерно. Маятник пропускает при каждом своем колебании, при помощи приделанного к нему якоря, по одному из зубцов
См. также
- Метроном
- Механические часы
- Гармонический осциллятор
- Математический маятник
- Физический маятник
- Двойной маятник
- Крутильный маятник
- Пружинный маятник
- Обратный маятник
- Секундный маятник
- Маятник Дубошинского
- Маятник Капицы
- Колыбель Ньютона
- Маятник Фуко
- Баллистический маятник
Примечания
- ↑ David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker. Fundamentals of physics. — New York : Wiley, 1997. — 398 с. — ISBN 978-0-471-14561-5, 978-0-471-14856-2, 978-0-471-14854-8, 978-0-471-14855-5, 978-0-471-15719-9, 978-0-471-17100-3.
Литература
- Делоне Н. Б. Маятник // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
Для улучшения этой статьи желательно:
|