Kyvadlo

Animace kyvadla Kyvadlo je těleso volně otočné kolem pevné vodorovné osy neprocházející jeho těžištěm. Pokud je takové těleso vychýleno v gravitačním poli z rovnovážné polohy, koná kývavý pohyb. Při něm se střídavě mění potenciální energie kyvadla v kinetickou energii kyvadla a naopak.

Této definici odpovídá fyzikální kyvadlo.

Příklad

Kyvadlo v ustáleném (vlevo) a kmitajícím stavu (vpravo). +more Příkladem kyvadla může být kulička zavěšená na tenkém provázku. Je to model mechanického oscilátoru. Volně zavěšená kulička je v rovnovážné poloze, kdy se tíhová síla \mathbf{F}_G rovná tahové síle \mathbf{F}_t závěsu. Pokud kyvadlo z rovnovážné polohy vychýlíme, vznikne složením sil \mathbf{F}_G a \mathbf{F}_t výslednice \mathbf{F}, která směřuje do rovnovážné polohy a vytváří tak kmitavý pohyb kyvadla. Po vychýlení se kyvadlo periodicky vrací do své rovnovážné polohy, kde má největší rychlost, a pohybuje se dál, dokud nedosáhne největší výchylky, a pak se znovu vrací do rovnovážné polohy.

Matematické kyvadlo

V teorii kmitání se používá modelová představa kyvadla tvořeného hmotným bodem zavěšeným na tuhém závěsu o zanedbatelné hmotnosti. Tento abstraktní model reálného kyvadla nazýváme matematické kyvadlo. +more Odvozené vztahy pro periodu kyvadla platí přesně jen pro matematické kyvadlo.

Perioda, tedy doba kmitu matematického kyvadla, je přímo úměrná druhé odmocnině z délky závěsu. Pro periodu, popř. frekvenci platí vztah:

T = 2\pi\sqrt{l \over g} \qquad nebo \qquad f = {1 \over 2\pi}\sqrt

Perioda kmitání kyvadla nezávisí na hmotnosti zavěšeného kyvadla.

Použití

Kyvadlo a zákonitosti jeho pohybu umožnily konstrukci přesných kyvadlových hodin, které umožňovaly měřit čas mnohem přesněji než předchozí modely. Poprvé bylo použito v roce 1656. +more Zastaralým nebo lidovým způsobem bývá nazýváno kyvadlo kyvadlových hodiny (též pendlovky) slovem perpetlík. * Kyvadlo se uplatnilo při konstrukci seismografu. * Foucaultovo kyvadlo je kyvadlo umožňující experimentálně ověřit otáčení Země.

Související články

Fyzikální kyvadlo * Matematické kyvadlo * Torzní kyvadlo * Foucaultovo kyvadlo * Balistické kyvadlo * Kmitání * Maxwellovo kyvadlo * Kyvadlové hodiny

Reference

Externí odkazy

Kategorie:Mechanika