Маятник — тело, подвешенное к неподвижной точке так, что оно может раскачиваться вперед-назад под действием силы тяжести. Маятники используются для регулирования хода часов, поскольку интервал времени каждого полного колебания, называемый периодом, постоянен. Формула для периода T маятника такова: T = 2π
квадратный корень из
√L/g, где L — длина маятника, а g — ускорение, обусловленное силой тяжести.
Итальянский ученый Галилей впервые отметил (ок. 1583 г.) постоянство периода маятника, сравнив движение качающейся лампы в Пизанском соборе с частотой своего пульса. Голландский математик и ученый Христиан Гюйгенс в 1656 году изобрел часы, управляемые движением маятника. Приоритет изобретения маятниковых часов одни авторитеты приписывают Галилею, другие — Гюйгенсу, но Гюйгенс решил важнейшую задачу — сделать период маятника действительно постоянным, придумав шарнир, который заставлял подвешенное тело, или маятник, качаться по дуге циклоиды, а не круга.
Простой маятник состоит из шара, подвешенного на конце нити, которая настолько легка, что считается безмассовой. Период такого устройства можно увеличить, увеличив его длину, измеряемую от точки подвеса до середины шара. Изменение массы шарика, однако, не влияет на период, если при этом не изменяется его длина. С другой стороны, на период влияет положение маятника по отношению к Земле. Поскольку сила гравитационного поля Земли не везде одинакова, на малых высотах и на полюсах Земли маятник качается быстрее, а значит, имеет меньший период, чем на больших высотах и на экваторе.
Существуют и другие виды маятников. Составной маятник имеет удлиненную массу, подобно качающемуся стержню, и свободно колеблется вокруг горизонтальной оси. Специальный обратимый составной маятник, называемый маятником Катера, предназначен для измерения величины g — ускорения силы тяжести.
Другой тип маятника — маятник Шулера. Когда маятник Шулера подвешен вертикально, он остается выровненным по местной вертикали, даже если точка, из которой он подвешен, ускоряется параллельно поверхности Земли. Этот принцип работы маятника Шулера применяется в некоторых инерциальных системах наведения для поддержания правильной внутренней вертикальной ориентации даже при быстром ускорении.
Сферический маятник — это маятник, который подвешен на шарнирном креплении, что позволяет ему качаться в любой из бесконечного числа вертикальных плоскостей, проходящих через точку подвеса. Таким образом, плоскость колебаний маятника свободно вращается. Простая версия сферического маятника, маятник Фуко, используется для демонстрации того, что Земля вращается вокруг своей оси. См. также баллистический маятник.