Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Waarom tijdperiode van eenvoudige slinger is onafhankelijke massa?

De periode van een eenvoudige slinger is inderdaad onafhankelijk van de massa van de Bob. Dit is waarom:

Inzicht in de krachten van het spel

* zwaartekracht: De primaire kracht die op de slinger werkt, is de zwaartekracht. Het trekt de bob naar beneden, waardoor een herstelkracht ontstaat die altijd naar de evenwichtspositie wijst.

* spanning: De touw of staaf die de bob vasthoudt, oefent ook een spanningskracht uit. Deze kracht staat altijd loodrecht op de beweging van de bob.

Analyse van de beweging

1. versnelling: De versnelling van de bob is recht evenredig met de zwaartekracht die erop werkt. De zwaartekracht is echter ook evenredig met de massa van de BOB (F =Mg, waarbij G de versnelling is als gevolg van de zwaartekracht).

2. Massa -annulering: Wanneer we de bewegingsvergelijkingen voor de eenvoudige slinger analyseren, verschijnt de massatermijn zowel in de krachtterm als de versnellingsperiode. Deze voorwaarden annuleren elkaar.

3. Resultaat: De resulterende vergelijking voor de tijdsperiode (t) hangt alleen af ​​van de lengte (l) van de slinger en de versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g):

t =2π√ (l/g)

in eenvoudiger termen:

Hoe zwaarder de bob, hoe sterker de zwaartekracht die hem naar beneden trekt. De zwaardere Bob heeft echter ook meer traagheid (weerstand tegen verandering in beweging). Deze twee effecten balanceren elkaar perfect, wat resulteert in dezelfde periode voor verschillende massa's.

Belangrijke opmerking: Deze onafhankelijkheid van de massa geldt voor een * eenvoudige * slinger. In pendels uit de echte wereld kunnen factoren als luchtweerstand en wrijving kleine variaties in de tijdsperiode introduceren, afhankelijk van de massa. Voor ideale eenvoudige slinger heeft de massa echter geen invloed op hoe lang het duurt om heen en weer te slingeren.