Маятниковый прибор - инструмент для измерения ускорения силы тяжести относительным методом. Гравиметрические исследования с помощью маятниковых приборов основываются на измерении разности зависящих от ускорения силы тяжести периодов свободных колебаний маятника неизменной длины на двух пунктах: исследуемом и пункте с известным ускорением силы тяжести. Маятники являются основными элементами маятниковых приборов. В маятниковых приборах применяются 2–4 маятника с периодом собственных колебаний ~ 1 сек. С помощью кварцевых стандартов частоты в современных маятниковых приборах период определяется с точностью 1^.10^-8 с, что обеспечивает измерение ускорения силы тяжести с точностью до 10^-2; применяется фотографическая или фотоэлектрическая система регистрации колебаний.

Маятник - твёрдое тело, совершающее под действием приложенных сил колебания около неподвижной точки или оси. В физике под маятником обычно понимают маятник, совершающий колебания под действием силы тяжести; при этом его ось не должна проходить через центр тяжести тела. Простейший маятник состоит из небольшого массивного груза C, подвешенного на нити (или лёгком стержне) длиной L. Если считать нить нерастяжимой и пренебречь размерами груза по сравнению с длиной нити, а массой нити по сравнению с массой груза, то груз на нити можно рассматривать как материальную точку, находящуюся на неизменном расстоянии L от точки подвеса O (рис.1). Такой маятник называется математическим. Если же, как это обычно имеет место, колеблющееся тело нельзя рассматривать как материальную точку, то мятник называется физическим.

Если математический маятник, отклоненный от равновесного положения C₀, отпустить без начальной скорости или сообщить точке C скорость, направленную перпендикулярно OC и лежащую в плоскости начального отклонения, то маятник будет совершать колебания в одной вертикальной плоскости по дуге окружности (плоский, или круговой математический маятник). В этом случае положение тела определяется одной координатой, например углом φ, на который маятник отклонен от положения равновесия. В общем случае колебания не являются гармоническими; их период T зависит от амплитуды. Если же отклонения малы, то маятник совершает колебания, близкие к гармоническим, с периодом:

,     (1)

где g - ускорение свободного падения; в этом случае период T не зависит от амплитуды, то есть колебания изохронны. Как видно из (1), при известной длине маятника, измерения периода колебаний дают возможность определить ускорение свободного падения.

В установках по измерению ускорения свободного падения маятники термостатируются и помещаются в вакуумную камеру. Во время измерений на пунктах контролируются возможные изменения амплитуды колебаний маятников, их температуры, плотности остаточного воздуха в вакуумной камере, качания штатива и др.; в случае необходимости вводятся соответствующие поправки. При измерениях ускорения силы тяжести учитывается её изменение вследствие лунного и солнечного притяжений. Специальные конструкции маятников предназначены для измерений ускорения силы тяжести на морях. Маятниковые приборы с оборотными маятниками использовались для абсолютных определений ускорений силы тяжести в Потсдаме (Германия, ГДР), Вашингтоне (США), Таддингтоне (Великобритания), Ленинграде (СССР), Буэнос-Айресе (Аргентина).

Существуют различные варианты конструкций маятников.

Простой маятник состоит из небольшого тяжелого тела, называемого чечевицей, подвешенного к неподвижной точке на тонкой нити неизменной длины. Чечевица предполагается столь малой, что ее движение можно рассматривать как движение материальной точки, а нить предполагается столь тонкой, что можно пренебречь ее массой и весом. Чечевица приводится в движение таким образом, что она качается в вертикальной плоскости, описывая небольшую дугу. Ее траектория есть дуга окружности, центр которой есть точка подвеса О, а радиус есть длина нити L.

Если бы можно было построить маятник со столь малой чечевицей и столь тонкой нитью, что его можно было бы для практических целей рассматривать как простой маятник, то этим способом было бы нетрудно определить g. Но все действительные маятники имеют чечевицы значительных размеров, и для того, чтобы сохранить длину неизменной, чечевица должна быть соединена с точкой подвеса крепким стержнем, массой которого нельзя пренебречь. Всегда, однако, возможно определить длину простого маятника, колебания которого совершались бы таким же образом, как колебания маятника любой формы.

Поэтому, если образовать систему двух частиц, неизменно связанных между собою, причем сумма их масс равна массе маятника, и центр массы совпадает с центром массы маятника, а их расстояния центра массы таковы, что требуется пара одного и того же момента, чтобы произвести данное вращательное движение около центра масс новой системы и около центра массы маятника, то новая система будет для движения в определенной плоскости динамически эквивалентна данному маятнику, то есть, если обе системы движутся одинаковым образом, то силы, требующиеся для того, чтобы управлять движением, будут равны. Так как массы обеих частиц могут находиться в каком угодно отношении между собой, при условии, что их сумма равна массе маятника, и так как прямая, их соединяющая, может иметь любое направление, при условии, что она проходит через центр массы, то можно расположить их таким образом, чтобы одна из частиц соответствовала любой данной точке маятника, например, точке привеса Р.  Масса этой частицы и положение и масса другой частицы Q этим определится. Положение второй частицы Q называется центром качания. Если теперь в системе двух частиц одна из них, Р, неподвижно укреплена, а другая, Q, может колебаться под действием силы тяжести, то мы имеем простой маятник, ибо одна из частиц, Р, действует как точка привеса, а другая, Q, находится на неизменном от нее расстоянии, так что связь между ними такова же, как если бы они были соединены нитью длины L= PQ. Следовательно, маятник любой формы качается, точно таким же образом, как простой маятник, длина которого есть расстояние от точки привеса до центра качания.

Таким образом построен оборотный маятник. Если система двух частиц обращена, причем точка Q стала точкой привеса, а частица Р совершает качания, то мы имеем теперь простой маятник той же длины, что и раньше, и его качания будут совершаться в такое же время. Но он динамически эквивалентен маятнику, подвешенному в центре качания.

 

Физическим маятником обычно называется твёрдое тело, совершающее под действием силы тяжести колебания вокруг горизонтальной оси подвеса. Движение такого маятника вполне аналогично движению кругового математического маятника. При малых углах отклонения φ физический маятник также совершает колебания, близкие к гармоническим, с периодом

,    (2)

где I - момент инерции относительно оси подвеса, l – расстояние от оси подвеса O до центра тяжести C, M - масса. Следовательно, период колебаний физического маятника совпадает с периодом колебаний такого математического маятника, который имеет длину L₀ = I/Ml. Эта длина называется приведённой длиной данного физического маятника.
Точка K на продолжении прямой OC, находящаяся на расстоянии L₀ от оси подвеса, называется центром качаний. При этом расстояние OK = L₀ всегда больше, чем OC = l. Точка O оси подвеса и центр качаний обладают свойством взаимности: если ось подвеса сделать проходящей через центр качаний, то точка O прежней оси подвеса станет новым центром качаний и период колебаний не изменится. Это свойство взаимности используется в оборотном маятнике для определения приведённой длины L₀; зная L₀ и T, можно найти значение ускорение свободного падения в данном месте. 

Маятниковый прибор такого типа предназначен для определения твердости лакокрасочных покрытий в соответствии с рекомендациями ИСО 1522-73 в лабораторных условиях.

Может быть применен для испытаний пленочных, пластмассовых и других покрытий.

В состав прибора входят два сменных маятника - типа Л (па Кенигу) и типа Б (по Персозу);

Диапазон измерений количества колебаний маятника 0-999. Номинальная цена единицы наименьшего разряда измерителя количества колебаний маятника 1. Число разрядов измерителя количества колебаний 3. Пределы допустимого значения погрешности измерителя количества колебаний ±1 колебание.

Питание - от сети переменного тока: напряжение 220 В, частота 50 Гц. Потребляемая мощность не более 20 Вт. Габаритные размеры не более 295х330х720 мм. Масса не более 13 кг.

Прибор устанавливают на прочную подставку, полку или стол в помещении с температурой окружающего воздуха (20±5)°С и относительной влажностью (65±15) %.

Метроном (греч. Μέτρον — мера, Νόμος — закон) — прибор, способный производить произвольное количество тактовых долей времени на слух. Служит как вспомогательный прибор для установления точного темпа в музыкальном произведении.

Обычно метроном состоит из деревянного корпуса пирамидальной формы, одна из граней которого срезана; в этом срезе находится маятник с грузиком. Позиция грузика влияет на частоту ударов метронома: чем выше грузик, тем реже удары и, соответственно, чем грузик ниже, тем удары чаще. За маятником расположена шкала, по которой устанавливается частота ударов.

Кроме механических, существуют и электронные метрономы. Для удобства они часто совмещаются в одном корпусе с тюнерами.

Также метроном может использоваться во время физических упражнений, лабораторных исследований.