Међу „вечитим“ темама школског програма из физикеодељак „колебање“ је можда најносталгичнији - на њега се увек сећају с неком врстом топле туге. Тешко да неко, сећајући се ове теме, не види, пре свега, тик-так, тик-так ... клатно је „најозбиљнији“ уређај из учионице физике. Истина, лабораторијска клатна не „крцкају“, али са својим класичним средњовековним изгледом увек изгледају као да се њишу, њихов вечити тик-так, тик-так ... „не размишљају секунде“. А задатак ових непретенциозних уређаја је да јасно покажу шта су вибрације.
Упознајемо свет и видимо колико он значиоко нас је тако једноставна и некомпликована радња. Осцилација је Фоуцаултово клатно, сат, струја, радио, ТВ, звук из звучника, а ваш омиљени мобилни телефон је читава гомила осцилаторних система. Па, добро, сјетимо се онога што су учили у школи - амплитуде флуктуација, формула, графикона. Па оклевање ... шта је то?
Све што нас окружује су „материјалне тачке“,који из неког разлога не могу мирно да седе. У овом хаосу различитих покрета, осцилације се називају процесом у којем се материјална тачка, понекад кажу систем, увек враћа у положај равнотеже ако много пута одступа од њега. У овом случају, вредност максималног одступања од тачке равнотеже назива се амплитуда осцилација. Најбољи уређај за показивање механичких вибрација је, наравно, добро старо клатно - терет (кугла, диск или шипка) окачен на навој. Поправите га непомично - и ево стања равнотеже. Склоните товар на страну и пустите, шта видите? Тачно, започеће свој „тик-так“: вратиће се у положај равнотеже, одступиће у другом смеру, а затим се поново враћа у положај равнотеже. Ако ништа не омета клатно, онда ће, немирно, опет скренути у страну ... и тако непрекидно, све док се, услед силе трења, још увек не заустави.
Случајно се догодило да било који предмет који имамаса, величина и друге карактеристичне особине, нужно садржи скуп карактеристика које могу јединствено да опишу дату „материјалну тачку“ тако да је њено понашање у интеракцији са околином било предвидљиво, логично и разумљиво. Ове карактеристике клатна су амплитуда осцилација и период. Остали често коришћени параметри изведени су из оригиналних, они су њихов органски део (фаза) или резултат додатних прорачуна (учесталост).
Следећи корак у истраживању фасцинантног светаосцилације - најједноставнији експеримент за одређивање параметара нашег објекта - клатна. Уређај клатна није ништа једноставнији - нит, кугла, тачка вешања. Како пронаћи амплитуду осцилација таквог клатна? Тако је једноставно да би се такво искуство, како кажу, могло направити у кухињи. Све је лако (у одређеним границама). Почетни проблем: на плафону је окачено клатно - метални диск на навоју. Занима нас величина одступања диска од равнотежног положаја. Када клатно непомично обележавамо тачку равнотеже на зиду или на папирном екрану инсталираном позади. Гурајмо диск. Клатно ће почети да осцилира, а сенка са диска ће „нацртати“ путању на екрану. Померајући штап (можете оловком) преко екрана, проналазимо последњу тачку када сенка, кад осцилира у крајњој тачки, затвори показивач и направимо ознаку. Удаљеност од тачке равнотеже до ознаке је амплитуда осцилација клатна. Зар није тешко? И ко би сумњао.
Наравно, можете „модернизовати“ експериментелектронска звона и пиштаљке фотосензорима или користе ласерске мераче даљине, мере их тачношћу до неке примамљиве децимале, али ништа не може променити његову суштину - мерење највећег одступања клатна од равнотежног положаја, тј. мери се амплитуда. У нашем експерименту је лако пронаћи једну „тајну“ клатна - његова амплитуда осциловања зависи само од почетних услова, тј. заправо, од силе првог удара, која је пореметила стање равнотеже, или почетне енергије која се даје осцилаторном систему када се клатно скрене под неким углом из равнотежног положаја.
