МАЯТНИК ЗМІНА СИЛИ ТЯЖКОСТІ НА ЗЕМЛІ - Техніка - молоді 1953-06, сторінка 15
Маятник - обов'язковий супутник геофізика, що вирушає у далеку подорож. І коли вперше людина здійснить політ на Місяць чи Марс, одним із найважливіших приладів міжпланетного мандрівника буде маятник.
Вченим маятник служить не лише для відрахування секунд та хвилин. За допомогою маятника вони дізналися багато властивостей Землі.
Земля має твердість, пружність та інші фізичні властивості подібно до будь-якого твердого тіла.
На земну кулю діють тяжіння Місяця та Сонця, відцентрові сили, що виникають внаслідок її обертання навколо осі та навколо загального центру тяжіння з Місяцем.
Ці сили дещо змінюють форму величезної землі.
У Землі сильно проявляється властивість, непомітна у невеликих тіл: здатність притягувати себе всі тіла.
Як вивчити властивості Землі?
Це можна зробити, спостерігаючи за допомогою надзвичайно чутливих пристроїв деякі явища на її поверхні. Прилади, що дозволяють робити такі спостереження, дуже дотепні.
Прилад, який надав величезні послуги науці Землі, - це звичайний маятник. Він добре відомий усім як регулятор ходу стінного годинника. Коливний маятник відгукується на зміну сили тяжіння подібно до термометра, що показує температуру. З його допомогою вивчають, як змінюється сила тяжіння на земній поверхні залежно від близькості до полюса чи екватора.
Маятник дозволив помітити і зміну форми Землі під дією тяжіння її Місяцем та Сонцем.
Найпростіший маятник-це важка кулька на тонкій нитці. Саме він найбільш зручний для дослідів, а не той, який усім добре відомий по стінному годиннику.
Перший з них майже подібний до так званого математичного маятника — важкої точки на нитці.другий називають фізичним маятником.
Довжина маятника - відстань від точки підвісу до особливої точки - центру коливань. Вона легко визначається у простого маятника.
Мал. О. КАТКОВСЬКОГО
Відведена убік та відпущена гирка має падати вертикально. Але нитка відхиляє її і спрямовує дугою. Гирка рухається під дією тяжкості по дузі кола подібно до того, як скочується важка кулька по похилій площині. У момент, коли вона досягає найнижчої точки свого шляху, нитка маятника стає вертикальною. Тепер вага вже не змушує гирку рухатися. Але гирка не зупиняється. На той момент швидкість її руху досягає найбільшої величини, і вона продовжує рухатися, піднімаючись вгору дугою кола. Після закінчення одного розмаху рух гирки відбувається у зворотному напрямку.
Подовжуючи нитку маятника, неважко бачити, що коливання його сповільнюються. Якщо маятник став у чотири рази довшим, період його розмаху стає вдвічі тривалішим. При вкорочуванні ж маятника і його коливань робиться коротше.
Вага маятника не впливає на період його коливань: свинцева куля і легка пробка на нитках рівної довжини рухаються до ладу, не відстаючи один від одного.
Піднявшись із секундним маятником на високу гору, ми могли б помітити, що він уповільнив свої вагання. Якщо порахувати, скільки зробить секундний маятник коливань на високій горі протягом кількох годин, то виявиться, що їх кількість менше, ніж у підошви гори.
Що ж уповільнило коливання маятника? Ослаблення сили тяжіння горі проти рівниною.
Як відомо, сила тяжіння змінюється обернено пропорційно квадрату відстані від центру Землі.
На горі маятник розташований далі від нього, ніж на рівнині. Сила тяжіння зменшилася, атому сповільнилися коливання маятника.
ЗМІНА СИЛИ ТЯЖКОСТІ НА ЗЕМЛІ
Переїжджаючи з маятниковим годинником, вчені давно помітили, що при
переїзді з півночі на південь годинник починає відставати. Це продовжується до самого екватора. Очевидно, маятник годинник уповільнює свої коливання. Так як довжина його при переїзді не змінюється, означає зробити висновок, що чим ближче до екватора, тим менше важить його вантаж.
У чому причина цього явища?
Вчені вже давно розгадали її: вона полягає у відцентровій силі, що виникає на земній поверхні внаслідок обертання Землі, а також у стисканні земної кулі.
Подивимося, як і діє Землі відцентрова сила. Всім добре відомо, що, обертаючи на шнурку навколо руки гирку, ми відчуваємо силу, що натягує шнурок. Це і є відцентрова сила, яка прагне відірвати гирку від шнурка.
Щось подібне відбувається і про Землю, що обертається: кожне тіло на земній поверхні прагне відійти від осі Землі. Тому воно стає трохи легшим.
У районі залягання копалини з питомою вагою, більшою, ніж у навколишніх порід, сила тяжкості зростає - коливання маятника за рахунок цього прискорюються. Над родовищами ж легких копалин маятник уповільнює свій перебіг.
Чим далі від полюса, тим коло стає все ширшим. Швидкість руху тіла робиться дедалі більше, а разом із нею зростає і відцентрова сила. Найбільшої величини відцентрова сила досягає на екваторі. Там вона зменшує вагу тіла на 1/289 частину його ваги на полюсі. У місцях на північ і на південь від екватора втрата ваги менш помітна, але є. Ось чому і маятник при переїзді до екватора коливається повільніше: адже маса маятника залишається незмінною, а сила тяжіння стаєменше.