Jednoduché kyvadlo vs zložené kyvadlo
Kyvadlá sú typom objektov, ktoré zobrazujú periodické oscilačné pohyby. Jednoduché kyvadlo je základná forma kyvadla, ktorú poznáme viac, zatiaľ čo zložené kyvadlo je predĺženou formou jednoduchého kyvadla. Obe tieto zariadenia sú veľmi dôležité pri porozumení oblastí, ako sú klasická mechanika, vlny a vibrácie, a ďalších príbuzných oblastí vo fyzike. V tomto článku sa budeme zaoberať pojmom jednoduché kyvadlo a zložené kyvadlo, ich prevádzkou, matematickými vzorcami, ktoré popisujú pohyb jednoduchého kyvadla a zloženého kyvadla, aplikáciami týchto dvoch, podobnosťami medzi jednoduchým kyvadlom a zloženým kyvadlom a nakoniec rozdiel medzi jednoduchým kyvadlom a zloženým kyvadlom.
Jednoduché kyvadlo
Jednoduché kyvadlo sa skladá z čapu, motúzku a hmoty. Pre ľahký výpočet sa predpokladá, že struna je neelastická a má nulovú hmotnosť a viskozita vzduchu v hmote je zanedbateľná. Šnúrka je otočná a hmota je zavesená za šnúrku, aby mohla voľne kmitať. Jediné sily, ktoré pôsobia na hmotu, sú gravitačná sila a napätie struny. Pohyb jednoduchého kyvadla pre veľmi malé uhly sa hovorí vo forme jednoduchých harmonických kmitov. Jednoduchý harmonický pohyb je definovaný ako pohyb v tvare a = - (ω ^ 2) x, kde „a“je zrýchlenie a „x“je posunutie z rovnovážneho bodu. Pojem ω je konštanta. Jednoduchý harmonický pohyb vyžaduje obnovovaciu silu. V tomto prípade je obnovovacou silou konzervatívne silové pole gravitácie. Celková mechanická energia systému je zachovaná. Perióda oscilácie je daná tým, že l je dĺžka reťazca ag je gravitačné zrýchlenie. Ak je prítomná viskozita alebo iná tlmiaca sila, systém sa identifikuje ako tlmená oscilácia.
Zložené kyvadlo
Zložené kyvadlo, ktoré je tiež známe ako fyzické kyvadlo, je rozšírením jednoduchého kyvadla. Fyzickým kyvadlom je každé tuhé teleso, ktoré je otočené tak, aby mohlo voľne kmitať. Zložené kyvadlo má bod, ktorý sa nazýva stred oscilácie. Toto je umiestnené vo vzdialenosti L od čapu, kde L je dané L = I / mR; tu m je hmotnosť kyvadla, I je moment zotrvačnosti nad čapom a R je vzdialenosť od stredu hmoty od čapu. Perióda oscilácie pre fyzické kyvadlo je daná T = L je známa ako dĺžka gyrácie.
Aký je rozdiel medzi jednoduchými a zloženými kyvadlami?
• Perióda, a teda frekvencia jednoduchého kyvadla závisí iba od dĺžky struny a gravitačného zrýchlenia. Perióda a frekvencia zloženého kyvadla závisia od dĺžky krúženia, momentu zotrvačnosti a hmotnosti kyvadla, ako aj od gravitačného zrýchlenia.
• Fyzické kyvadlo je scenárom skutočného života jednoduchého kyvadla.
