Wahadło proste vs Wahadło złożone
Wahadła są rodzajem obiektów, które wykazują okresowe ruchy oscylacyjne. Wahadło proste jest podstawową formą wahadła, którą lepiej znamy, natomiast wahadło złożone jest rozszerzoną formą prostego wahadła. Oba te urządzenia są bardzo ważne w zrozumieniu takich dziedzin, jak mechanika klasyczna, fale i wibracje oraz inne powiązane dziedziny fizyki. W tym artykule omówimy, czym jest proste wahadło i wahadło złożone, ich działanie, matematyczne wzory opisujące ruch prostego wahadła i wahadła złożonego, zastosowania tych dwóch elementów, podobieństwa między prostym wahadłem i wahadłem złożonym, oraz wreszcie różnica między wahadłem prostym a wahadłem złożonym.
Proste wahadło
Proste wahadło składa się z czopa, sznurka i masy. Dla ułatwienia obliczeń przyjmuje się, że struna jest nieelastyczna i ma zerową masę, a lepkość powietrza na masie jest znikoma. Sznurek jest obracany, a masa jest zawieszana na sznurku, aby mógł swobodnie oscylować. Jedynymi siłami działającymi na masę są siła grawitacji i napięcie struny. Mówi się, że ruch prostego wahadła dla bardzo małych kątów ma postać prostych oscylacji harmonicznych. Prosty ruch harmoniczny definiuje się jako ruch przyjmujący postać a = - (ω ^ 2) x, gdzie „a” oznacza przyspieszenie, a „x” oznacza przesunięcie od punktu równowagi. Termin ω jest stały. Prosty ruch harmoniczny wymaga siły przywracającej. W tym przypadku siła przywracająca jest zachowawczym polem siły grawitacji. Całkowita energia mechaniczna układu jest zachowana. Okres oscylacji podawany jest przez gdzie l jest długością łańcucha i sol jest przyspieszeniem grawitacyjnym. Jeżeli występuje lepkość lub jakakolwiek inna siła tłumiąca, układ jest identyfikowany jako oscylacja tłumiona.
Wahadło złożone
Wahadło złożone, zwane także wahadłem fizycznym, jest przedłużeniem prostego wahadła. Wahadło fizyczne to dowolne sztywne ciało obracane w taki sposób, aby mogło swobodnie oscylować. Wahadło złożone ma punkt zwany środkiem oscylacji. Jest to umieszczone w odległości L od osi obrotu, gdzie L jest podane przez L = I / mR; tutaj, m jest masą wahadła, I jest momentem bezwładności nad czopem, a R jest odległością do środka masy od czopa. Okres oscylacji dla wahadła fizycznego podany przez T = L jest znany jako długość bezwładności.
Jaka jest różnica między wahadłem prostym a złożonym? • Okres, a zatem częstotliwość prostego wahadła, zależy tylko od długości struny i przyspieszenia grawitacyjnego. Okres i częstotliwość wahadła złożonego zależą od długości bezwładności, momentu bezwładności i masy wahadła, a także przyspieszenia grawitacyjnego. • Fizyczne wahadło to prawdziwy scenariusz zwykłego wahadła. |