Kas ir svārsta fizika?

Saskaņā ar inerces pamatlikumu neatkarīgi no tā, vai ķermenis atrodas miera stāvoklī vai kustībā, tas turpināsies šajā stāvoklī, ja vien uz to neiedarbojas ārējs spēks. Svārsta fizikas gadījumā svārsts turpinās šūpoties, ja vien ārējs spēks nedarbojas, lai to apturētu. Tā kā uz to neiedarbojas ārēji spēki, tas var turpināt šūpoties pa to pašu loku bezgalīgi.

Svārsta darbība ir labs piemērs mehāniskās enerģijas saglabāšanai. Šis fizikas likums nosaka, ka enerģija sistēmā vienmēr paliek nemainīga. Citiem vārdiem sakot, enerģijas summa vienmēr ir vienāda, un enerģiju nevar radīt vai iznīcināt. Ir daudz dažādu enerģijas stāvokļu, kuros objekts var atrasties, piemēram, kinētiskā, potenciālā, ķīmiskā, kodolenerģijas un termiskā. Potenciālie un kinētiskie vai kustīgie enerģijas stāvokļi ir tie, kurus mēra un novēro svārsta fizikā.

Kad svārsts šūpojas, tā enerģētiskais stāvoklis mainās atkarībā no tā, kur loka vietā atrodas svārsts, bet tas, kas paliek nemainīgs, ir svārsta potenciāla un kinētiskās enerģijas kopsumma — citiem vārdiem sakot, enerģija tiek saglabāta. Svārsta augstākajā punktā tam nav ātruma, un visa sistēmā esošā enerģija ir potenciāla. Krītot cauri lokam, bobs iegūst ātrumu un kinētisko enerģiju, vienlaikus zaudējot potenciālo enerģiju. Kad tas iziet cauri loka apakšai, tas sāk palēnināties un zaudē kinētisko enerģiju, vienlaikus iegūstot augstumu un potenciālo enerģiju. Lai gan kinētiskā un potenciālā enerģija atšķiras, svārsta fizikas mērījumi liecina, ka kopsumma paliek nemainīga visos svārsta loka punktos.

Tiek pieņemts, ka svārsta fizikā gaisa pretestība un berze nepastāv. Tā kā svārsta sistēmas enerģija tiek saglabāta, tiek teikts, ka tai ir pastāvīga kustība, kas var turpināties bezgalīgi, kamēr enerģija netiek zaudēta citiem objektiem vai apkārtnei. Fakts, ka svārsts laika gaitā turpina šūpoties tādā pašā veidā, ir iemesls, kāpēc to izmantoja pulksteņos, lai noteiktu laiku, un sākotnēji to izmantoja gravitācijas spēka mērījumiem.