單擺 （Simple Pendulum）

單擺（Simple Pendulum）
台北市立第一女子高級中學陳柏方/台北市立第一女子高級中學黃克雄老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

單擺是一種懸掛於定點且在重力影響下往複擺動的物體。最基本的單擺可由一條繩(或竿)和一個錘所組成，繩的一端掛錘，另一端固定。

由於單擺週期是恆定的，所以可作為計時器。如果單擺在小角度 ($$\theta<5^\circ$$ 或 $$\sin\theta$$ 趨近 $$\theta$$)的擺動情況下，其擺動可視為簡諧運動。單擺週期只受擺線長度及重力加速度影響，而與擺錘質量或釋放時擺線的角度無關。

週期可由公式 $$\displaystyle T\approx 2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}$$ 求得。其中長度 $$l$$ 是擺線固定點到擺錘重心的距離，$$g$$ 為當地的重力加速度。

擺長越長周期越長。且位於地球兩極和高緯度處的單擺，其週期比在赤道或低緯度處來得短。由於力學能守恆，在大角度的擺動下，單擺的速度可由其位置求得。

除了單擺以外，擺還有其他類型：複擺(Physical pendulum)、凱特擺(Kater’s pendulum)、舒勒擺(Schuler pendulum)、傅科擺(Foucault pendulum)……等。凱特擺用於測量重力加速度 $$g$$ 的值；舒勒擺用於慣性導航系統；傅科擺用於顯示地球繞軸自轉。而最廣泛應用的是計時工具：周期為 $$2$$ 秒的稱為秒擺；有些時鐘以單擺計時，常因摩擦力而降低準確度；單擺也被用於節拍器上。

參考資料：
Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Pendulum