دانشنامهفضاپیما و تلسکوپ
آونگ Pendulum
آونگ جسمی است که از یک نقطهٔ ثابت آویزان شده و زیر اثر گرانش به این سو و آن سو نوسان میکند؛ زمان رفت‌وبرگشت آونگ ساده فقط به طول آن و شتاب گرانش بستگی دارد، نه به جرمش.
نام‌های دیگر: آونگ ساده
آونگ ساده یعنی وزنه‌ای کوچک که با نخی سبک و بی‌کشش از یک نقطه آویخته شده است. اگر وزنه را کمی کنار بکشید و رها کنید، گرانش آن را به سمت پایین‌ترین نقطه برمی‌گرداند، اما وزنه از سرعتی که گرفته می‌گذرد و به طرف دیگر می‌رود. همین رفت‌وبرگشت تکراری را نوسان می‌نامند.
زمان نوسان آونگ به چه چیزی بستگی دارد؟
برای زاویه‌های کوچک (حدود ده درجه یا کمتر)، زمان یک نوسان کامل، یعنی دورهٔ آونگ، از این رابطه به دست می‌آید:
در آن L طول نخ و g شتاب گرانش است. این رابطه دو نکتهٔ شگفت دارد. نخست اینکه جرم وزنه در آن نیست؛ آونگ سنگین و سبک با یک طول، هم‌زمان نوسان می‌کنند. دوم اینکه دامنهٔ کوچک نوسان تقریباً اثری ندارد. آونگی به طول حدود یک متر در زمین دورهٔ نزدیک به دو ثانیه دارد. برای دو برابر کردن دوره باید طول را چهار برابر کرد.
تاریخچهٔ آونگ
روایت مشهور این است که گالیلئو گالیله در جوانی نوسان یک چراغ آویزان را در کلیسا دید و با شمردن نبض خودش متوجه شد زمان نوسان تقریباً ثابت است. سال‌ها بعد کریستیان هویگنس در ۱۶۵۶ از این ویژگی ساعت آونگی ساخت که دقت ساعتها را بسیار بالا برد و تا قرن بیستم پایهٔ زمان‌سنجی دقیق بود.
آونگ فوکو و چرخش زمین
در ۱۸۵۱ لئون فوکو در پاریس آونگی بلند و سنگین آویخت و نشان داد صفحهٔ نوسان آن آهسته میچرخد. دلیلش این است که زمین زیر آونگ میچرخد. این آزمایش یکی از ساده‌ترین گواه‌های مستقیم چرخش زمین است. در قطب، صفحهٔ نوسان در حدود ۲۴ ساعت یک دور کامل میچرخد و در عرض‌های دیگر کندتر.
کاربردها
آونگ در ساعتهای قدیمی، در سنجش شتاب گرانش در نقاط مختلف، در مترونوم موسیقی و در لرزه‌نگارهای اولیه به کار رفته است. چون دورهٔ آونگ به g بستگی دارد، تغییر کوچک گرانش در ارتفاع یا عرض جغرافیایی در دورهٔ آن دیده میشود؛ گرانش را هم میتوان با آن سنجید.
پرسش‌های رایج
### آیا جرم آونگ روی زمان نوسان اثر دارد؟
خیر. در آونگ ساده، دورهٔ نوسان فقط به طول آونگ و شتاب گرانش بستگی دارد. وزنهٔ سنگین و سبک با طول برابر در یک زمان نوسان می‌کنند.
### چرا آونگ سرانجام میایستد؟
آونگ بهدلیل مقاومت هوا و اصطکاک در نقطهٔ آویز، کمکم انرژی از دست میدهد و دامنهاش کم میشود تا بایستد. در ساعتهای آونگی، فنر یا وزنه این انرژی را جبران میکند.
### آونگ فوکو چه چیزی را ثابت میکند؟
آونگ فوکو نشان میدهد زمین به دور محور خود میچرخد، زیرا صفحهٔ نوسان آونگ نسبت به زمین بهآرامی میگردد.
### چرا آونگ ساعتها را دقیق میکند؟
چون دورهٔ آونگ برای نوسانهای کوچک تقریباً ثابت است و به دامنه بستگی ندارد، میتوان با آن زمان را در بازههای یکسان شمرد.