Пространство и время глазами дилетанта - стр. 27
В момент, когда грузик маятника находится в крайней боковой точке, он обладает максимальной потенциальной энергией. Затем, как и положено, под действием гравитации он начинает падать вниз, но нить искривляет траекторию его движения, то есть, на грузик действуют несколько сил, причём, их величина и направление меняются. Долетел грузик до самой нижней точки, – и под действием разных (по величине и направлению) сил начал подниматься вверх, растрачивая накопленную кинетическую энергию. Где же здесь постоянство?
Дело в том, что силы, действующие на грузик, хоть и не уравновешены в каждый отдельно взятый момент, но под их воздействием кинетическая энергия грузика перетекает в такую же по величине потенциальную энергию и наоборот. То есть, силы, воздействующие на грузик, «консервируются» в энергии грузика, а затем снова «возрождаются» в прежнем виде. И так при каждом колебании. Здесь существует своеобразное динамическое равновесие сил. В этом сходство колебательного процесса с равномерно-прямолинейным движением тела. Только при равномерном движении действующие силы компенсируют друг друга статически, а при колебательном процессе динамически (с некоторой «отсрочкой»). Из курса физики мы знаем, что полная механическая энергия маятника (сумма кинетической и потенциальной энергий) в любой точке траектории его движения постоянна. А это и есть гарантия равномерности циклических колебаний.
Итак, если маятник находится в состоянии свободных колебаний, то мы смело можем считать его своеобразным генератором колебаний постоянной частоты. Это постоянство частоты (то есть, динамического понятия) обусловлено постоянством чисто физических воздействий, – постоянством силы притяжения Земли и постоянством длины нити маятника.
Получается, что равномерность изменений (колебаний) маятника мы оцениваем вовсе не «на глазок», а по вполне объективным критериям. Но сам этот процесс никак не привязан к времени, равномерность и частота колебаний обусловлены только силами, действующими в конкретных условиях. Если этот маятник переместить на какую-то другую планету, где гравитация больше или меньше земной, то период его колебаний будет не таким, как на Земле, но обязательно останется постоянной величиной (для данной планеты). Это «гарантируется» постоянством силы гравитации и постоянством длины нити маятника. И, как следствие, постоянством суммы потенциальной и кинетической энергий в любой момент движения маятника.
Естественно, маятник это не единственная система, вырабатывающая какое-то равномерное изменение. Земля вращается вокруг Солнца тоже равномерно (естественно, с некоторыми допущениями, вызванными не идеальностью мироздания). И Луна вокруг Земли вращается с постоянным периодом. Здесь о равномерности периодов вращения мы тоже можем судить вполне объективно, основываясь на постоянной величине параметров, вызывающих вращение.