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).

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 ${\displaystyle \mathbf {F} _{G}}$ rovná tahové síle ${\displaystyle \mathbf {F} _{t}}$ závěsu. Pokud kyvadlo z rovnovážné polohy vychýlíme, vznikne složením sil ${\displaystyle \mathbf {F} _{G}}$ a ${\displaystyle \mathbf {F} _{t}}$ výslednice ${\displaystyle \mathbf {F} }$, 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. Odvozené vztahy pro periodu kyvadla platí přesně jen pro matematické kyvadlo.^[1]

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

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

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. 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.

Odkazy

Reference

1. LEPIL, Oldřich; BEDNAŘÍK, Milan. Fyzika pro střední školy II. 3. vyd. Praha: Prometheus, 2002. 311 s. ISBN 80-7196-185-X. S. 23–24. 

Související články

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

Externí odkazy

Autoritní data	NKC: ph581644 PSH: 3105 BNF: cb11966679g (data) GND: 4173651-5 LCCN: sh85099384 NARA: 10643773 NDL: 00563762 NLI: 987007533962805171