МАЯТНИК

МАЯТНИК — (1) математический (или простой) (рис. 6) — тело небольших размеров, свободно подвешенное к неподвижной точке на нерастяжимой нити (или стержне), масса которой пренебрежимо мала по сравнению с массой тела, совершающего гармонические колебания (см.) относительно вертикального положения равновесия только под действием силы тяжести т.д. Для малых углов (Θ = 2 — 3°) отклонения (при отсутствии трения в точке подвеса и сопротивления среды) период колебаний М. матем. зависит от длины М. (1) и ускорения свободного падения (g) в данной географической точке Земли и не зависит от массы тела и амплитуды. М., совершающий колебания в одной плоскости, называется плоским; (2) М. физический (рис. а) — твёрдое тяжёлое тело с распределённой массой, совершающее под действием силы тяжести тд колебания вокруг неподвижной горизонтальной осп подвеса, не проходящей через центр тяжести тела. Движение М. физ. происходит так же, как и движение математического маятника (см.), длина которого равна приведённой длине физического. Приведённой длиной М. физ. называется длина матем. М. с тем же периодом колебаний. Точка на прямой, соединяющей точку подвеса с центром тяжести С тела, лежащая на расстоянии приведённой длины от оси вращения (по другую сторону центра тяжести), называется центром качания М. физ. Точка подвеса М. и центр качания обладают свойством взаимности: если их поменять местами, то период колебаний М. физ. не изменится. Это свойство взаимности используют в оборотном маятнике для определения приведённой длины; зная последнюю и период качания, можно найти ускорение свободного падения в данной точке местности; (3) М. крутильный — прибор, использующий упругую деформацию стержня (нити) с одним закреплённым концом и свободным массивным диском на другом. По углу поворота диска под действием пары сил (упругости стержня и внешнего возмущения) можно судить о величине крутящего момента (см.); (4) М. пружинный — устройство, в котором используется упругая деформация пружины. Принцип М. пружинного положен в основу действия прибора для измерения массы в условиях невесомости, так как все др. виды весов, используемые в земных условиях, бесполезны; (5) М. Максвелла — массивный диск с горизонтально расположенной осью, к концам которой прикреплены две нити. Их верхние концы закреплены на П-образной перекладине. Если накрутить нити на ось диска, то он поднимется, а при отпускании начинает совершать периодическое движение: сначала диск опускается, нити раскручиваются, и диск вращается быстрее; дойдя до нижней точки подвеса, он меняет направление своего движения и по инерции движется вверх, наматывая нити на ось. Так, диск совершает колебания, пока не остановится. Маятник назван в честь англ. физика Дж. Максвелла; (6) М. Фруда (фрикционный М.) — одна из простейших автоколебательных механических систем, представляет собой физический маятник (см.), жёстко скреплённый с втулкой, насаженной на вращающийся в одном направлении горизонтальный вал. Угловая скорость вала такова, что она в любой момент времени превышает угловую скорость М. Действующий на М. момент сил трения будет в один полупериод (когда М. и вал движутся в разные стороны) тормозить движение, а в др. полупериод (когда маятник и вал движутся в одну сторону) ускорять его. В результате в системе могут установиться автоколебания (см.). Маятник назван по имени англ. учёного У. Фруда; (7) М. Фуко — прибор, с помощью которого доказывается суточное вращение Земли вокруг своей оси; представляет собой тяжёлый шар на очень длинном подвесе (в несколько десятков метров), верхний конец которого укреплён так, что М. (шар) может качаться в любом направлении. Так как М. сохраняет свою плоскость колебаний относительно инерционной системы (система неподвижных звёзд), а Земля вращается относительна нее, то уже через несколько минут после пуска М. плоскость его качания заметно отклонится в сторону, противоположную направлению вращения Земли, что подтверждает факт её суточного вращения. М. назван по имени франц. физика Л. Фуко.