Фізика. 7 клас. Головко

§ 16. Маятники

Дослідження коливань у техніці - надзвичайно важлива справа. Дослідження коливань здійснюють за допомогою відповідних моделей - маятників.

• Види маятників
• Застосування маятників

Види маятників. Маятником називають тіло, що коливається під дією сили тяжіння або сили пружності. Існує кілька типів маятників: нитяний, фізичний, пружинний.

Пружинним маятником називається система, що складається з пружини, до якої прикріплено тіло. На рис. 2.42 зображено горизонтальний пружинний маятник. Період і частота коливань пружинного маятника залежать від маси тягарця та якості пружини - її здатності деформуватись.

Рис. 2.42. Горизонтальний пружинний маятник

Рис. 2.43. Математичний маятник

Математичним маятником називають точкове тіло, підвішене на невагомій і нерозтяжній нитці, яка здійснює рух у вертикальній площині під дією сили тяжіння (рис. 2.43).

Період коливань математичного маятника залежить від довжини нитки та його положення на земній поверхні.

Застосування маятників. Маятники широко використовуються в різних механізмах, зокрема годинниках, навігаційних приладах, сейсмографах (рис. 2.44).

Рис. 2.44. Сейсмограф

Це цікаво знати

У другій половині XIX ст. відомий французький учений Жан Бернар Леон Фуко побудував маятник, за допомогою якого можна переконатися, що Земля обертається. Це відбулося в Паризькому Пантеоні. Під його куполом дослідник підвісив металеву кулю масою 28 кг із закріпленим на ній вістрям на сталевому дроті довжиною 67 м. Кріплення маятника дозволяло йому вільно коливатися в усіх напрямах. Під точкою кріплення зроблено колову огорожу діаметром 6 м, по краю огорожі була насипана піщана доріжка таким чином, щоб маятник під час руху залишав на ній позначки. Період коливань маятника при такій довжині підвісу склав 16,4 секунди, при кожному коливанні відхилення від попереднього перетину піщаної доріжки становило приблизно 3 мм, за годину площина коливань маятника повернулася більш ніж на 11° за годинниковою стрілкою. Тобто приблизно за 32 години площина коливань маятника здійснює повний поворот та повертається в попереднє положення.

Рис. 2.45. Сучасний «маятник Фуко»

Запитання для самоперевірки

• 1. Що таке маятники? Якими вони бувають?
• 2. Кулька на нитці починає рухатися з точки А і здійснює коливання, проходячи послідовно точки А-В-С-В-А (рис. 2.46). Час руху між якими точками відповідає періоду коливань?

Рис. 2.46

Вправа 9

• 1(с). Маятник два повних коливання здійснює за 2 с. За який час маятник здійснить 8 повних коливань?
• 2(д). Частота коливань вантажу на пружині 0,5 Гц. Скільки коливань здійснить цей вантаж за 6 с?
• 3(д). Маятник зробив 50 коливань за 1 хв 40 с. Визначити період і частоту коливань.