ИЗМЕНЕНИЯ НА МАХАЛОТО В ГРАВИТАЦИЯТА НА ЗЕМЯТА - Техника - младежи 1953-06, стр. 15
Махалото е незаменим спътник на геофизик, който тръгва на дълъг път. И когато за първи път човек направи полет до Луната или Марс, един от най-важните инструменти на междупланетния пътешественик ще бъде махалото.
Махалото служи на учените не само за отчитане на секунди и минути. С помощта на махалото те научиха много свойства на Земята.
Земята има твърдост, еластичност и други физически свойства като всяко твърдо тяло.
Земното кълбо се влияе от привличането на Луната и Слънцето, центробежни сили, възникващи от въртенето му около оста си и около общ център на тежестта с Луната.
Тези сили донякъде променят формата на огромната Земя.
Земята силно проявява свойство, което е незабележимо в малките тела: способността да привлича всички тела към себе си.
Как да изучаваме свойствата на Земята?
Това може да стане чрез наблюдение на определени явления на повърхността му с изключително чувствителни инструменти. Инструментите, които позволяват извършването на такива наблюдения, са много гениални.
Един инструмент, оказал огромни услуги на науката за Земята, е обикновеното махало. Той е добре познат на всички като регулатор на стенен часовник. Осцилиращото махало реагира на промените в гравитацията като термометър, показващ температура. С негова помощ те изучават как се изменя силата на гравитацията на земната повърхност в зависимост от близостта до полюса или екватора.
Махалото позволи да се забележи промяната във формата на Земята под влиянието на нейното привличане от Луната и Слънцето.
Най-простото махало е тежка топка на тънка нишка. Той е най-удобният за експерименти, а не този, който е добре познат на всички от стенните часовници.
Първият от тях е почти подобен на така нареченото математическо махало - тежък връх на нишка,второто се нарича физическо махало.
Дължината на махалото е разстоянието от точката на окачване до сингулярната точка - центъра на люлеенето. Лесно се определя за обикновено махало.
Ориз. А. КАТКОВСКИ
Тежестта, оставена настрани и освободена, трябва да пада вертикално. Но нишката го отклонява и го води в дъга. Теглото се движи под въздействието на гравитацията по дъгата на окръжност, точно както тежка топка се търкаля по наклонена равнина. В момента, в който достигне най-ниската точка на пътя си, нишката на махалото става вертикална. Сега гравитацията вече не кара тежестта да се движи. Но теглото не спира. В този момент скоростта на движението му достига най-голямата си стойност и той продължава да се движи, издигайки се нагоре по дъгата на кръга. В края на едно замахване движението на тежестта става в обратна посока.
Чрез удължаване на нишката на махалото е лесно да се види, че нейните колебания се забавят. Ако махалото стане четири пъти по-дълго, неговият период на люлеене става два пъти по-дълъг. Когато махалото се скъси, периодът на неговото трептене се скъсява.
Теглото на махалото не влияе на периода на неговото трептене: оловен куршум и лек корк върху нишки с еднаква дължина се движат в хармония, поддържайки се един с друг.
След като изкачихме висока планина с второ махало, може да забележим, че то забави трептенията си. Ако преброим колко секунди махало ще се люлее на висока планина за няколко часа, ще се окаже, че техният брой е по-малък, отколкото в подножието на планината.
Какво забави трептенията на махалото? Отслабването на гравитацията в планината в сравнение с равнината.
Както знаете, гравитацията варира обратно пропорционално на квадрата на разстоянието от центъра на Земята.
В планината махалото е по-далеч от нея, отколкото в равнината. Силата на гравитацията е намаляла иследователно трептенията на махалото се забавят.
ПРОМЕНИ В ГРАВИТАЦИЯТА НА ЗЕМЯТА
Когато пътувате с часовници с махало, учените отдавна са забелязали, че когато
движейки се от север на юг, часовникът започва да изостава. Това продължава чак до екватора. Очевидно махалото на часовника забавя своите трептения. Тъй като дължината му не се променя при движение, трябва да се заключи, че колкото по-близо до екватора, толкова по-малко тежи неговият товар.
Каква е причината за това явление?
Учените отдавна са го разбрали: това се крие в центробежната сила, която възниква на земната повърхност поради въртенето на Земята, както и в компресията на земното кълбо.
Да видим как центробежната сила възниква и действа на Земята. Всички добре знаят, че въртейки тежест върху въже около ръката, усещаме сила, която дърпа въжето. Това е центробежната сила, която се стреми да откъсне тежестта от дантелата.
Нещо подобно се случва с въртящата се Земя: всяко тяло на земната повърхност се стреми да се отдалечи от земната ос. Така че става малко по-лесно.
В зоната на поява на вкаменелост със специфично тегло, по-голямо от това на околните скали, силата на гравитацията се увеличава - поради това колебанията на махалото се ускоряват. Над отлаганията на леки минерали махалото се забавя.
Колкото по-далеч от полюса, толкова по-широк става кръгът, описан от тялото. Скоростта на движение на тялото става все по-голяма, а с нея расте и центробежната сила. Центробежната сила достига най-голямата си стойност на екватора. Там намалява теглото на тялото с 1/289 от теглото му на полюса. На места северно и южно от екватора загубата на тегло е по-малко забележима, но все пак има. Ето защо махалото също се колебае по-бавно, когато се движи към екватора: в крайна сметка масата на махалото остава същата и силата на привличане ставапо-малко.