Co to jest fizyka wahadła?
Fizyka wahadła służy do opisania ruchu wahadła spowodowanego grawitacją. Aby utworzyć wahadło, ciężar, zwany bobem, zawiesza się w stałym punkcie, zwanym czopem. Odciągając wahadło do tyłu i puszczając, będzie się ono obracało w przód iw tył z powodu przyciągania grawitacyjnego i napięcia wzdłuż sznurka lub drutu, z którego zawieszony jest ciężar. Ruch jest kontynuowany w wyniku bezwładności.
Zgodnie z podstawową zasadą bezwładności, bez względu na to, czy ciało jest w spoczynku, czy w ruchu, będzie trwać w tym stanie, o ile nie zostanie na nie działała siła zewnętrzna. W przypadku fizyki wahadła wahadło będzie się nadal kołysać, chyba że siła zewnętrzna zadziała, aby go zatrzymać. Ponieważ nie działają na nią żadne siły zewnętrzne, może on nadal kołysać się w nieskończoność przez ten sam łuk.
Działanie wahadła jest dobrym przykładem zachowania energii mechanicznej. To prawo fizyki mówi, że energia w systemie zawsze pozostaje stała. Innymi słowy, suma energii jest zawsze taka sama i energii nie można wytworzyć ani zniszczyć. Istnieje wiele różnych rodzajów stanów energetycznych, w których może znajdować się obiekt, takich jak kinetyczny, potencjalny, chemiczny, jądrowy i termiczny. Potencjalne i kinetyczne lub ruchowe stany energii to te, które są mierzone i obserwowane w fizyce wahadła.
Kiedy wahadło kołysze się, jego stan energetyczny zmienia się w zależności od tego, gdzie w łuku znajduje się bob, ale pozostaje to to samo, co suma potencjału bobu i energii kinetycznej - innymi słowy, energia jest zachowana. W najwyższym punkcie wahadła nie ma prędkości, a cała energia w systemie jest potencjalna. Gdy spada przez łuk, bob zyskuje prędkość i energię kinetyczną, tracąc jednocześnie energię potencjalną. Gdy przejdzie przez dno łuku, zaczyna zwalniać i traci energię kinetyczną, jednocześnie zyskując wysokość i energię potencjalną. Chociaż energia kinetyczna i potencjalna są różne, pomiary fizyki wahadła pokazują, że suma pozostaje taka sama we wszystkich punktach łuku wahadła.
W fizyce wahadła zakłada się, że opór powietrza i tarcie na bobie nie występują. Ponieważ energia układu wahadła jest zachowana, mówi się, że ma on wieczny ruch, który może trwać w nieskończoność, dopóki nie zostanie utracona energia na inne obiekty lub otoczenie. Fakt, że wahadło nadal kołysze się w ten sam sposób w czasie, jest powodem, dla którego był używany w zegarach, aby zachować czas, i początkowo był używany do pomiaru siły grawitacji.