Jednoduché kyvadlo vs složené kyvadlo
Kyvadla jsou typem objektů, které vykazují periodické oscilační pohyby. Jednoduché kyvadlo je základní formou kyvadla, kterou známe více, zatímco složené kyvadlo je rozšířenou formou jednoduchého kyvadla. Obě tato zařízení jsou velmi důležitá pro pochopení oborů, jako je klasická mechanika, vlny a vibrace a dalších příbuzných oborů ve fyzice. V tomto článku budeme diskutovat o tom, co je jednoduché kyvadlo a složené kyvadlo, jejich fungování, matematické vzorce, které popisují pohyb jednoduchého kyvadla a složeného kyvadla, aplikace těchto dvou, podobnosti mezi jednoduchým kyvadlem a složeným kyvadlem a konečně rozdíl mezi jednoduchým kyvadlem a složeným kyvadlem.
Jednoduché kyvadlo
Jednoduché kyvadlo se skládá z čepu, provázku a závaží. Pro usnadnění výpočtů se předpokládá, že struna je neelastická a má nulovou hmotnost a viskozita vzduchu na hmotě je zanedbatelná. Struna je otočná a hmota je zavěšena na struně tak, aby se mohla volně kmitat. Jediné síly, které působí na hmotu, jsou gravitační síla a napětí struny. Pohyb jednoduchého kyvadla pro velmi malé úhly se říká, že je ve formě jednoduchých harmonických kmitů. Jednoduchý harmonický pohyb je definován jako pohyb ve tvaru a=– (ω^2) x, kde „a“je zrychlení a „x“je posunutí z bodu rovnováhy. Člen ω je konstanta. Jednoduchý harmonický pohyb vyžaduje vratnou sílu. V tomto případě je vratnou silou konzervativní silové pole gravitace. Celková mechanická energie systému je zachována. Doba kmitání je dána vztahem kde l je délka struny a g je tíhové zrychlení. Pokud je přítomna viskozita nebo jiná tlumicí síla, systém je identifikován jako tlumená oscilace.
Složené kyvadlo
Složené kyvadlo, které je také známé jako fyzické kyvadlo, je rozšířením jednoduchého kyvadla. Fyzické kyvadlo je jakékoli tuhé těleso, které se otáčí tak, aby se mohlo volně kývat. Složené kyvadlo má bod zvaný střed oscilace. Ten je umístěn ve vzdálenosti L od čepu, kde L je dáno L=I/mR; zde m je hmotnost kyvadla, I je moment setrvačnosti nad čepem a R je vzdálenost k těžišti od čepu. Doba kmitání fyzického kyvadla je dána vztahem T=L je známá jako délka kroužení.
Jaký je rozdíl mezi jednoduchým a složeným kyvadlem?
• Perioda a tedy i frekvence jednoduchého kyvadla závisí pouze na délce struny a gravitačním zrychlení. Perioda a frekvence složeného kyvadla závisí na délce otáčení, momentu setrvačnosti a hmotnosti kyvadla a také na gravitačním zrychlení.
• Fyzické kyvadlo je skutečným životním scénářem jednoduchého kyvadla.
