nihanje težnega nihala. Ko utež opravi pot iz ene do druge skrajne lege in nazaj, rečemo, da je nihalo opravilo en nihaj. Čas enega nihaja imenujemo nihajni čas, znak t0. Odmik uteži od ravnovesne lege, znak s, se s časom spreminja. Največji odmik ima utež, ko doseže skrajno lego. Največjemu odmiku rečemo amplituda, znak s0. Z merjenjem nihajnega časa težnega nihala ugotovimo, da se spremeni, ko spremenimo dolžino vrvice. Meritve tudi kažejo, da nihajni čas pri izbrani dolžini vrvice ni odvisen od mase uteži in v okviru natančnosti tudi ne od velikosti amplitude, če je le amplituda majhna glede na dolžino vrvice. Odvisnost odmika težnega nihala od časa predstavimo s sledjo nihanja. Na vrvico obesimo lonček z obarvano tekočino in ga zanihamo. Skozi luknjico v dnu lončka padajo kapljice obarvane tekočine na list papirja, ki ga enakomerno premikamo v prečni smeri glede na ravnino nihanja. Na listu papirja dobimo periodično krivuljo, podobno sinusoidi. Iz sledi nihanja določimo amplitudo in dolžino nihaja. Če poznamo tudi hitrost premikanja papirja, lahko izračunamo nihajni čas. Na vijačni vzmeti, pritrjeni na stojalu visi utež. Utež vzdolžno glede na vzmet izmaknemo iz ravnovesne lege in jo spustimo. Opazujemo nihanje nihala na vijačno vzmet. Njegovo nihanje opišemo z amplitudo nihanja in nihajnim časom. Ko na vijačni vzmeti zamenjamo utež z drugo, ki ima drugačno maso, se nihajni čas nihala spremeni. Pri izbrani uteži je nihajni čas nihala na vijačno vzmet odvisen tudi od koeficienta vzmeti. Z merjenjem ugotovimo, da nihajni čas nihala na vijačno vzmet ni odvisen od velikosti amplitude. Odvisnost odmika težnega nihala od časa predstavimo s sledjo nihanja. Na utež pritrdimo pisalo. Ko utež niha, pisalo riše sled nihanja na list papirja, ki se giblje pravokotno na smer gibanja uteži. Primer:
Dolžina nihaja d pri sledi nihanja težnega nihala je na listu papirja 60 cm. Določimo nihajni čas nihala t0, če je bila hitrost lista papirja 15cm/s. Nihajni čas težnega nihala je 4,0 s.


 ]]> Nihanje uteži opišemo s projekcijo enakomernega kroženja. Pri enakomernem kroženju je kot zasuka razdalje od središča kroženja do uteži sorazmeren s časom
kjer je, ω kotna hitrost. Kotno hitrost izrazimo z obhodnim časom

Odmik nihala, ki je projekcija lege enakomerno krožeče uteži dobimo s pomočjo skice


Graf odmika nihanja uteži v odvisnosti od časa. Primer: Določimo trenutni odmik nihala od ravnovesne lege po 0,3 s, ki niha z amplitudo 20 cm in nihajnim časom 2,0 s.


Trenutni odmik nihala je 16 cm. Pri enakomernem kroženju je velikost hitrost uteži enaka

Hitrost nihala, ki je projekcija hitrosti enakomerno krožeče uteži dobimo s pomočjo skice

Primer: Določimo velikost hitrost nihala od ravnovesne lege po 0,3 s, ki niha z amplitudo 20 cm in nihajnim časom 2,0 s.


Trenutna hitrost nihala je 0,37 m/s. Pri enakomernem kroženju je velikost radialnega pospeška uteži enaka
Pospešek nihala, ki je projekcija radialnega pospeška enakomerno krožeče uteži dobimo s pomočjo skice


Vektorja hitrosti in vektorja pospeška sta si pri nihanju nasprotna, kar v enačbi za pospešek predstavimo z negativnim predznakom.
Po primerjavi enačb za odmik nihala in pospešek nihala ugotovimo, da je pospešek nihala sorazmeren z odmikom.
Grafi odmika, hitrosti in pospeška nihanja uteži v odvisnosti od časa.
Primer: Določimo velikost pospeška nihala od ravnovesne lege po 0,3 s, ki niha z amplitudo 20 cm in nihajnim časom 2,0 s.

Velikost pospeška nihala je 1,6 m/s2.]]> nihajni čas težnega nihala, je zakon o ohranitvi energije. Kinetična energija nihala, ko se giblje skozi ravnovesno lego, je enaka spremembi njegove potencialne energije pri prehodu iz skrajne v ravnovesno lego.


Ko je amplituda nihala majhna glede na dolžino vrvice, iz podobnih trikotnikov na skici lahko zapišemo sorazmerje in iz njega izrazimo višino dviga h0:





Sledi:




Enačba za nihani čas težnega nihala je:


kjer je l je dolžina vrvice in g težni pospešek. Enačbo za nihajni čas nitnega nihala preuredimo:


Kvadrat nihajnega časa in dolžina vrvice sta sorazmerna, v koeficientu sorazmernosti nastopa težni pospešek. Iz strmine premice grafa, ki ponazarja sorazmernost, lahko dokaj natančno določimo težni pospešek. Primer: Določimo dolžino vrvice, ko je nihajni čas težnega nihala točno dve sekundi!


Dolžina vrvice je 0,99 metra. S poskusi ugotovimo, da je nihajni čas vzmetnega nihala je odvisen od mase uteži, ki niha na vzmeti in od koeficienta vzmeti. Določimo nihajni čas nihala na vijačno vzmet. Na vijačno vzmet, pripeto na stojalu, obesimo utež. V ravnovesni legi je sila vzmeti nasprotno enaka teži uteži.

Ko utež izmaknemo iz ravnovesne lege in spustimo, je rezultanta sil, ki deluje na utež enaka:



Enačba za nihajni čas nihala na vijačno vzmet je:

kjer je m masa uteži in k koeficient vzmeti. Primer: Določimo nihajni čas nihala na vijačno vzmet, če se vzmet podaljša za 10 cm, ko nanjo obesimo utež z maso 1,0 kg.

Nihajni čas nihala na vijačno vzmet je 0,63 s.]]>

kjer je β koeficient dušenja. Če želimo, da nihalu nihanje ne zamre, ga moramo periodično vzbujati z delom dodatne zunanje periodične sile. Izbrani frekvenci zunanje sile rečemo vzbujevalna frekvenca, nihanju pa vsiljeno nihanje. Lastna frekvenca nihala se pri vzbujanju bistveno ne spremeni. Nihalu periodično dovajamo delo zunanje sile Fsvzb in spreminjamo vzbujevalno frekvenco. Pri frekvencah, ki so majhne glede na lastno frekvenco, je amplituda nihanja kar enaka vzbujevalni amplitudi. Ko se vzbujevalna frekvenca povečuje, postaja amplituda nihanja vse večja. Amplituda doseže zelo veliko vrednost, ko je vzbujevalna frekvenca enaka lastni. Pojavu rečemo resonanca. Ko vzbujevalno frekvenco povečujemo naprej, se amplituda nihaja zmanjšuje. Pri frekvencah vzbujevalne sile, ki so velike glede na lastno frekvenco, postane amplituda nihala zelo majhna – nihalo vzbujanju ne sledi več. Grafu odvisnosti amplitude nihala od vzbujevalne frekvence rečemo resonančna krivulja. Resonančna krivulja ima vrh pri lastni frekvenci nihala. Višina vrha resonančne krivulje je odvisna od dušenja. Ko je koeficient dušenja nihala večji, je vrh resonančne krivulje nižji.]]>