Τι είναι η Φυσική του Εκκρεμούς;

Η φυσική του εκκρεμούς χρησιμοποιείται για να περιγράψει την αιωρούμενη κίνηση ενός εκκρεμούς που προκαλείται από τη βαρύτητα. Για να δημιουργηθεί ένα εκκρεμές, ένα βάρος, που ονομάζεται bob, κρεμιέται από ένα σταθερό σημείο, που ονομάζεται άξονας. Τραβώντας το εκκρεμές προς τα πίσω και αφήνοντας να φύγει, θα ταλαντεύεται μπρος-πίσω λόγω της έλξης της βαρύτητας και της τάσης κατά μήκος της χορδής ή του σύρματος από το οποίο κρεμιέται το βάρος. Η κίνηση συνεχίζεται ως αποτέλεσμα αδράνειας.

Σύμφωνα με τον βασικό νόμο της αδράνειας, είτε ένα σώμα βρίσκεται σε ηρεμία είτε σε κίνηση, θα συνεχίσει σε αυτή την κατάσταση, εκτός εάν επενεργηθεί σε αυτό από εξωτερική δύναμη. Στην περίπτωση της φυσικής του εκκρεμούς, το εκκρεμές θα συνεχίσει να ταλαντεύεται εκτός εάν μια εξωτερική δύναμη ενεργήσει για να το σταματήσει. Δεδομένου ότι δεν ενεργούν εξωτερικές δυνάμεις σε αυτό, μπορεί να συνεχίσει να ταλαντεύεται επ ‘αόριστον μέσα από το ίδιο τόξο.

Η δράση ενός εκκρεμούς είναι ένα καλό παράδειγμα διατήρησης της μηχανικής ενέργειας. Αυτός ο νόμος της φυσικής δηλώνει ότι η ενέργεια μέσα σε ένα σύστημα παραμένει πάντα σταθερή. Με άλλα λόγια, το άθροισμα της ενέργειας είναι πάντα το ίδιο και η ενέργεια δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να καταστραφεί. Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι ενεργειακών καταστάσεων στις οποίες μπορεί να βρίσκεται ένα αντικείμενο, όπως κινητική, δυναμική, χημική, πυρηνική και θερμική. Οι δυνητικές και κινητικές ή κινούμενες ενεργειακές καταστάσεις είναι αυτές που μετρώνται και παρατηρούνται στη φυσική του εκκρεμούς.

Όταν ένα εκκρεμές αιωρείται, η ενεργειακή του κατάσταση αλλάζει ανάλογα με το πού βρίσκεται το βαρίδι στο τόξο, αλλά αυτό που παραμένει ίδιο είναι το άθροισμα του δυναμικού και της κινητικής ενέργειας του εκκρεμούς — με άλλα λόγια, η ενέργεια διατηρείται. Στο υψηλότερο σημείο του εκκρεμούς, δεν έχει ταχύτητα και όλη η ενέργεια στο σύστημα είναι δυναμική. Καθώς πέφτει μέσα από το τόξο, το bob αποκτά ταχύτητα και κινητική ενέργεια ενώ χάνει δυναμική ενέργεια. Μόλις περάσει από το κάτω μέρος του τόξου, αρχίζει να επιβραδύνεται και χάνει κινητική ενέργεια ενώ αποκτά ύψος και δυναμική ενέργεια. Αν και η κινητική και η δυναμική ενέργεια ποικίλλουν, οι μετρήσεις της φυσικής του εκκρεμούς δείχνουν ότι το σύνολο παραμένει ίδιο σε όλα τα σημεία του τόξου του εκκρεμούς.

Στη φυσική του εκκρεμούς, η αντίσταση του αέρα και η τριβή υποτίθεται ότι δεν υπάρχουν στο bob. Δεδομένου ότι η ενέργεια ενός συστήματος εκκρεμούς διατηρείται, λέγεται ότι έχει αέναη κίνηση, η οποία μπορεί να συνεχιστεί επ ‘αόριστον όσο καμία ενέργεια δεν χάνεται σε άλλα αντικείμενα ή περιβάλλοντα. Το γεγονός ότι ένα εκκρεμές συνεχίζει να ταλαντεύεται με τον ίδιο τρόπο με την πάροδο του χρόνου είναι ο λόγος που χρησιμοποιήθηκε στα ρολόγια για να κρατήσει το χρόνο και αρχικά χρησιμοποιήθηκε για τη λήψη μετρήσεων της βαρυτικής δύναμης.