Фізика 7 клас

Коливальний рух має важливу спільну рису з рівномірним рухом по колу: обидва рухи є періодичними.

Маятник — це тверде тіло, яке здійснює коливання внаслідок притягання до Землі або внаслідок дії пружини.

Маятники, в яких тіло коливається завдяки дії пружини, називають пружинними маятниками.

Маятники, які коливаються завдяки притяганню до Землі, називають фізичними маятниками.

Математичний маятник – матеріальна точка, підвішена на невагомій і нерозтяжній нитці (підвісі).

Тривалість подій, які періодично повторюються, здавна використовують для вимірювання проміжків часу: доба, місяць, рік.
Використовували сонячні годинники (тінь повертаючись вказувала час)

Пізніше винайшли пісочні годинники, у яких за певний проміжок часу пісок пересипається з однієї посудини в іншу.

Після того як зрозуміли, що для вимірювання однакових проміжків часу можна використовувати маятники, винайшли маятникові годинники. Помноживши період коливань на їх кількість, можна визначити тривалість певної події.

У годиннику маятник за допомогою пристрою, який називають анкерним механизмом, обертає зубчасте колесо, яке при кожному коливанні маятника повертається на певній кут і обертає шестерні із закріпленими на їх осі стрілками: секундною, хвилинною, годинною. (недолік – великі розміри).

Щоб коливання маятника не затухали з часом, необхідно поповнювати його енергію. У годинниках її поповнюють за рахунок потенціальної енергії піднятого вантажу, або заведеної пружини.

Пізніше винайшли балансир, який періодично коливається та має невеликі розміри. Це дало змогу виготовити невеликі годинники.

Якщо обертати точку підвісу, площина коливань не зміниться.

Французький вчений Жан Фуко (1819-1868) використовував маятник для того, щоб довести обертання землі навколо осі. Маятник, довжиною 67 метрів, коливався в певній площині, а круг під ним обертався разом із землею.

Посилання на інтерактивну симуляцію “Маятник Фуко”

Амплітуда коливань — це фізична величина, що дорівнює максимальній відстані, на яку відхиляється тіло від положення рівноваги під час коливань.

Амплітуду коливань позначають символом A. Одиниця амплітуди коливань в СІ — метр: [A] =м.
За одне коливання тіло проходить шлях який приблизно дорівнює чотирьом амплітудам:

Період коливань — це фізична величина, що дорівнює часу, за який відбувається одне коливання.

як і період рівномірного руху по колу. Одиниця періоду коливань в СІ — секунда: [T] =с.

Частота коливань — це фізична величина, яка дорівнює кількості коливань за одиницю часу.

Частоту коливань позначають символом ν («ню») і обчислюють за формулою:

як і обертову частоту n. Одиниця частоти коливань в СІ — герц (Гц) (на честь Генріха Герца).
Якщо тіло за одну секунду робить одне коливання, то частота його коливань дорівнює одному герцу:

Частота ν і період T коливань є взаємно оберненими величинами:

Якщо амплітуда коливань маятника набагато менша від його довжини, то частота і період коливань маятника не залежать від амплітуди. (відкрив Ґалілео Ґалілей)

Коливання, амплітуда яких із часом зменшується, називають затухаючими коливаннями.

Незатухаючі коливання — це коливання, амплітуда яких не змінюється з часом.

Посилання на інтерактивну симуляцію «Лабораторія маятників»