單擺

單擺是一個掛在細繩上、來回擺動的重物。想像落地鐘裡的鐘擺、遊樂場鞦韆上的孩子，或是輕輕推向一側的鉛垂。它回答一個非常古老、並且幫助開啟了近代物理的問題：是什麼決定了每一次擺盪要花多久？

精確地說，它被理想化為一個點質量（稱為擺錘），懸掛在一條無質量、不可伸長、長度為 L 的細繩上。重力提供回復力。對於小幅擺盪，也就是角度小到 sin(theta) 幾乎等於 theta 時，運動是簡諧運動，週期為 T = 2 pi sqrt(L/g)，角頻率為 omega = sqrt(g/L)，其中 g 是重力加速度。值得注意的是，這個週期只取決於擺長 L 與 g，而與擺錘的質量無關，在小幅擺盪下也與振幅無關。

這正是鐘擺數百年來能準確計時的原因，也是為什麼測量單擺週期是求 g 的經典方法。有一個重要而誠實的提醒：這個簡潔的公式依賴小角度近似。若讓單擺以大角度擺盪，週期會略微變大，運動也不再是嚴格的簡諧運動。