Fizikalno nihalo - natančnost predvsem

Oscilacije - ena najpogostejših vrst mehansko gibanje. Najbolj očiten primer je nihanje, ki ga fizično nihalo opravlja. To je težko telo, pritrjeno na nit v eni točki. Z nihanjem nihala iz položaja ravnovesja in sprostitvijo ga pustimo padati, toda padec ne poteka prosto, temveč vzdolž poti, ki je enaka dolžini niti.

Tu lahko opazimo proces preoblikovanja potencialne energije v kinetično energijo in nazaj. Zavračamo fizično nihalo, ga vprašamo potencialna energija. Potem, ko se sprosti, se začne premikati in ko se vrne v ravnovesno točko, bo njegova hitrost največja. V procesu navzdol se del potencialne energije pretvori v kinetično energijo. Nadalje, se giblje po inerciji, telo dvigne višje in višje, dokler se na neki točki ne ustavi gibanje. Tukaj kinetična energija spet vrača v potencialno.

Nato se nihalo začne gibati v nasprotni smeri, in vse se ponavlja. Tako vidimo, da fizikalno nihalo niha zaradi prehodov potencialne energije v kinetično energijo in nato nazaj. Čas, porabljen za vsa nihanja, npr. nato pa se bo telo, ki je odšlo od katere koli točke svoje poti, znova vrnilo, se imenuje obdobje nihanj. Najvecji odklon od ravnovesne tocke nihala se imenuje amplituda nihanja.

Z učenjem oscilacij so znanstveniki ugotovili, da čas fizičnega nihala, s katerim oscilira, nikakor ni povezan z maso nihala in je določen le z dolžino niti in vrednostjo pospeševanjebrezplačen padec. Pojav oscilacije je mogoč, če je obremenitev pritrjena na vzmet. V tem primeru pride do prehoda potencialne energije stisnjenega vzmeti v kinetično energijo gibanja tovora in obratno.

Nihanja, ki jih fizično nihalo ali obremenitev na pomladi izvede, če ni nobenega učinka dodatnih sil, imenujemo prosta ali notranja. Če se na njih zgodi kakršen koli zunanji vpliv, se takšne nihanja imenujejo prisiljeni. Pri dolgotrajnem delovanju zunanje dodatne periodične sile nihalo začne oscilirati s frekvenco te sile. S takšnim učinkom je možen videz takšnega fenomena kot resonanca.

Delo z nihalom je zelo zanimivo in lahko pomaga pri reševanju številnih problemov. Dovolj je, da se spomnimo Foucaultove nihala, zaradi katere je bilo mogoče dokazati, da se Zemlja vrti. V tem eksperimentu smo opazili gibanje nihala. Za to je bil uporabljen tovor, obešen na žici dolžine 67 metrov. Glede na načrt, samo sila privlačnosti Zemlja in napetost žice. Zato so se nihanja pojavljala samo v navpični ravnini.

Na tleh je bil kup peska in nihala z ostrim koncem, medtem ko je na njem premaknila svojo oznako. Izkazalo se je, da gibanje ni samo v navpični ravnini, temveč je tudi horizontalna komponenta. Z vsakim gibanjem nihala je odstopanje približno tri milimetre od prejšnje poti, v eni uri je bila ravnina, v kateri je nihalo nihalo, enajst stopinj.

Lahko se spomnimo tudi uporabe nihala v uri, ki temelji na stalnem obdobju nihanj. To obdobje je odvisno le od dolžine nihala. Točnost takšnih ur lahko doseže veliko vrednost. Leta 1954 je sovjetski inženir Fedchenko ustvaril nihalo, katerega natančnost je bila 0.0003 s na dan.

To je približno enako, kako lahko opišete fizično nihalo, njegove lastnosti in parametre ter možnosti uporabe v znanosti in tehnologiji.