Spřažená kyvadla

Proveďte následující pokus. Mějme dvě stejná matematická kyvadla zavěšená na společné ose. Obě kyvadla volně visí v rovnovážné poloze a jsou svázána nenapjatou nití. Situaci znázorňuje obrázek 1. Jak se bude tato soustava chovat, rozkýváme-li kyvadlo A?

Obr. 1: Spřažená kyvadla

Spojením závaží nití jsme mezi nimi vytvořili vazbu. Pozorujeme, že zatímco se kyvadlo B v důsledku silového působení napjaté niti rozkmitává, amplituda kmitů kyvadla A se zmenšuje. Pro celou soustavu musí totiž platit zákon zachování mechanické energie. Čekali bychom, že se kmity obou kyvadel ustálí na stejné amplitudě, ale dojde k něčemu zcela jinému. Postupem času se kyvadlo A na chvíli zcela zastaví. Poté se začne opět postupně rozkmitávat, zatímco ustává pohyb kyvadla B. Celý děj se periodicky opakuje (zanedbáme-li útlum). Celou akci v obdobné konfiguraci (vazbu zajišťuje samotný závěs) zachycuje následující video.

Kmitání jednotlivých kyvadel má charakter rázů. Mezi kyvadly dochází k přenosu energie. Jedno z kyvadel je pro to druhé zdrojem vynucující síly. Jak byste poznali například ze sekundu trvajícího výstřižku z uvedeného videa poznat, které kyvadlo je zdrojem buzení, a které je buzeno? Pokud se podíváte na video pozorně, všimnete si, že jedno z kyvadel se pohybuje jakoby napřed, a sice to, které se zbavuje energie, tedy to, jehož amplituda se zmenšuje. Postupně můžeme zapojit spřažených kyvadel více.