Секундный маятник

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Часовой шкаф с секундным маятником
Секундный маятник с периодом в 2 секунды, качание в одну сторону занимает ровно 1 секунду

Секу́ндный ма́ятник — маятник, период колебаний которого составляет точно 2 секунды; одна секунда для отклонения от одного крайнего положения до другого и одна секунда для возвращения обратно (частота колебаний 1/2 Гц). Груз маятника подвешен на оси так, что он может свободно качаться[1]. Колебания маятника совершаются под действием силы тяжести, силы упругости и силы трения. Во многих случаях силой трения можно пренебречь, а от сил упругости (либо сил тяжести) абстрагироваться, заменив их связями. После того как маятник смещается в сторону от положения равновесия, благодаря силе земного притяжения он возвращается обратно к положению равновесия. Время одного полного цикла качания маятника, то есть время, затрачиваемое маятником на движение от одного крайнего положения до возврата в то же положение, называется периодом колебаний. Длительность периода качания маятника зависит от его длины, а также, в незначительной степени, от распределения груза (расположение момента инерции относительно собственного центра масс) и амплитуды (размаха) качания маятника.

При ускорении свободного падения, равном стандартному значению (9,80665 м/с2), длина секундного маятника составляет 0,994 метра (39,1 дюйма). Эта величина впервые была установлена французским математиком М. Мерсенном в 1644 году[2]. В 1660 году Лондонское королевское общество предложило (по инициативе Гюйгенса) использовать длину секундного маятника в качестве универсальной стандартной единицы длины, для которой в 1675 году итальянский изобретатель и метролог Тито Ливио Бураттини предложил специальное название — метр[3], но идея об универсальной единице измерения в то время не была поддержана и лишь в XVIII веке получила дальнейшее развитие[4].

Во время экспедиции в Южную Америку 1671—1673 годов французский астроном Ж. Рише установил, что на широте +5° период колебаний секундного маятника увеличивается по сравнению с тем, который наблюдается в Париже, расположенном на 48-м градусе широты (что было первым прямым доказательством уменьшения силы тяжести по мере приближения к экватору). С учётом выявленной зависимости в 1790 году французский государственный деятель Ш. Талейран предложил установить величину стандартной единицы длины равной длине секундного маятника на широте 45°[1]. В том же году Томас Джефферсон предложил в рамках задуманной им реформы системы мер в США[англ.] ввести меру длины, равную одной трети длины секундного маятника, назвав её «фут» (англ. foot)[5].

В 1670 году Уильям Клемент использовал секундный маятник в своей оригинальной версии маятниковых часов Х. Гюйгенса, создав напольные часы, которые могли отсчитывать секунды[6].

См. также

Примечания

  1. ↑ 1 2 Seconds pendulum. Дата обращения: 25 ноября 2015. Архивировано 24 сентября 2015 года.
  2. ↑ Mersenne M. Cogitata physico-mathematica, in quibus tam naturae quam artis effectus admirandi certissimis demonstrationibus explicantur (лат.). — Paris: Bertier, 1644. — С. 44. Архивировано 25 июня 2024 года.
  3. ↑ Burattini T. L. Misura universale (итал.). — Vilna: Stamperia dei Padri Francescani, 1675. — P. 14. Архивировано 25 июня 2024 года.
  4. ↑ Agnoli P., D'Agostini G. (2005-01-25). "Why does the meter beat the second?". p. 26. arXiv:physics/0412078.
  5. ↑ Cochrane, Rexmond. Appendix B: The metric system in the United States // Measures for progress: a history of the National Bureau of Standards (англ.). — U.S. Department of Commerce, 1966. — P. 532. Архивировано 27 апреля 2011 года. Архивированная копия. Дата обращения: 25 ноября 2015. Архивировано 27 апреля 2011 года.
  6. ↑ Long Case Clock: Pendulum. Дата обращения: 25 ноября 2015. Архивировано из оригинала 6 марта 2016 года.