Маятник
М. называется тяжелое тело, совершающее колебания около неподвижной точки. Высокий интерес, представляемый движением М., замечен был впервые Галилеем, который усмотрел тесную связь между законами падения тел и законом качаний М. В 1657 г. Гюйгенс применил М. к устройству часов. М. оказался таким прекрасным средством в руках исследователей природы, что при помощи его было определено ускорение, производимое в движении падающих тел земным тяготением, величина сплюснутости земного шара у полюсов и, наконец, масса земного шара и всей солнечной системы. Математический М. состоит из тяжелой материальной точки и подвешенной к неподвижной точки О с помощью невесомого, нерастяжимого и несгибаемого стержня длины l. В положении равновесия стержень l принимает вертикальное направление. Если же отклонить М. в вертикальной плоскости от этого положения равновесия и затем предоставить действию тяжести, то он будет совершать качания в этой вертикальной плоскости. Формула, выражающая в конечном виде закон качаний М., содержит в себе эллиптические функции или может быть выражена следующим бесконечным рядом:
где Т время полного колебания, т. е. время, в течение которого точка m проходит дугу от одной ее верхней точки до другой один раз, π отношение окружности к диаметру, l длина M., g ускорение, производимое тяготением; скорость ω (по второй формуле) будет постоянна при постоянном α; другими словами, при постоянстве α движение происходит равномерно. Этим свойством конического М. пользуются при устройстве регуляторов и иногда при устройстве часов. Часовой М. Определенная продолжительность колебаний сложного М. представляет лучшее средство для устройства равномерно идущих часов. Часы состоят из системы зубчатых колес, приводимых в движение пружиной или гирей. Без М. часы двигали бы стрелки очень неравномерно. М. пропускает при каждом своем колебании, при помощи приделанного к нему якоря (см. Часы), по одному из зубцов храпового колеса, вследствие чего это колесо имеет вполне определенное периодическое движение, а так как оно находится в зацеплении с одним из колес всего механизма, то и скорость вращения стрелок, соединенных с колесами этого механизма, является вполне определенной. Часовой М. состоит из стержня, на конце которого насаживается тяжелая чечевица, которую можно подвинчивать выше или ниже, для соответственного укорочения или удлинения М., чтобы регулировать ход часов. М. подвешивается или помощью призмы, или за широкую, но тонкую стальную пластинку, способную изгибаться, не оказывая почти никакого сопротивления. Главное затруднение состоит в том, что стержень М., как и всякое тело, при увеличении температуры окружающего воздуха удлиняется, а при уменьшении температуры укорачивается, причем в первом случае часы отстают, а в последнем идут вперед. Для устранения этой причины неправильного хода часов устраивают компенсированные М., пользуясь или неравномерным расширением металлов, или подвешивая вместо чечевицы сосуд со ртутью, которая, расширяясь, поднимается, и этим поднимает центр качания настолько же (при правильной регулировке), насколько он опускается от расширения стержня (см. Часы). Баллистический М. служит для определения скорости полета огнестрельных снарядов и представляет собой массивный брус, подвешенный наподобие М. При выстреле в этот брус, он, получив удар от снаряда, отклоняется на некоторый угол, отмечаемый стрелкой. По величине этого угла, весу снаряда и расстоянию, на котором он засел в брус, от точки подвеса судят о скорости, с которою снаряд ударил в брус. — М. Фуко. Тяжелый шар, подвешенный на длинной нити, выводится из положения равновесия в вертикальной плоскости и предоставляется действию тяжести. Если бы такой опыт был произведен на полюсе, то М. не изменил бы плоскости качания, а Земля, вращаясь около оси, меняла бы свое положение относительно плоскости качания; но наблюдателю казалось бы, что Земля стоит неподвижно, а плоскость качания постепенно уклоняется в сторону кажущегося движения Солнца. Нечто подобное происходит и при устройстве такого опыта в средних широтах, и это служит одним из осязательных доказательств суточного обращения земного шара. — М. Кавендиша. По мысли Митчеля, которому смерть помешала привести ее в исполнение, Кавендиш устроил снаряд, в котором на весьма легкие М. действовало, кроме земного тяготения, еще и притяжение, оказываемое массами тяжелых свинцовых шаров. С помощью этого снаряда Кавендиш определил отношение ускорений, производимых свинцовыми шарами, к ускорению, производимому притяжением к земному шару; и из этого отношения получено было отношение масс свинцовых шаров к массе земного шара и найдено, что плотность его равна 5,67. Зная объем Земли, можно определить вес равного ей шара, состоящего из воды и, помножив этот вес на 5,67, получит вес земного шара, который в пудах выражается числом, содержащим 23 цифры. По массе земли можно определить и массы других планет (см. Земля).
H. Д.
Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона