单摆周期公式
摘要:单摆运动的近似周期公式为:T=2π√(L g)。其中,L为摆长,g为当地的重力加速度。物理上有些问题与单摆类似,经过一些等效可以套用单摆的周期公式,这类...
单摆运动的近似周期公式为:T=2π√(L/g)。
其中,L为摆长,g为当地的重力加速度。物理上有些问题与单摆类似,经过一些等效可以套用单摆的周期公式,这类问题称为“等效单摆”。等效单摆在生活中比较常见。除等效单摆外,单摆模型在其他问题中也有应用。
单摆是能够产生往复摆动的一种装置,将无重细杆或不可伸长的细柔绳一端悬于重力场内一定点,另一端固结一个重小球,就构成单摆。若小球只限于铅直平面内摆动,则为平面单摆,若小球摆动不限于铅直平面,则为球面单摆。
单摆它由理想化的摆球和摆线组成。摆线由质量不计、不可伸缩的细线提供;摆球密度较大,而且球的半径比摆线的长度小得多,这样才可以将摆球看做质点,由摆线和摆球构成单摆。若小球只限于铅直平面内摆动,则为平面单摆,若小球摆动不限于铅直平面,则为球面单摆。
如果振动的角度大于10°,则振动的周期将随振幅的增加而变大,就不成为单摆了。如摆球的尺寸相当大,绳的质量不能忽略,就成为复摆。
单摆的周期是什么
在一个非常小的振幅或者是角度下的时候,单摆做简谐运动的周期是一个跟摆场的平方根呈现出一个正比,而跟重力加速度的平方根呈现出一个反比的状态,而跟振幅和摆球的质量是没有任何关系的。
扩展
质点振动系统的一种,是最简单的摆。绕一个悬点来回摆动的物体,都称为摆,但其周期一般和物体的形状、大小及密度的分布有关。但若把尺寸很小的质块悬于一端固定的长度为l且不能伸长的细绳上,把质块拉离平衡位置,使细绳和过悬点铅垂线所 成角度小于10°,放手后质块往复振动,可视为质点的振动,其周期T只和长度l和当地的重力加速度g有关,即T和质块的质量 、形状和振幅的大小都无关系,其运动状态可用简谐振动公式表示,称为单摆。如果振动的角度大于10°,则振动的周期将随振幅的增加而变大,就不成为单摆了。如摆球的尺寸相当大,绳的质量不能忽略,就成为复摆,周期就和摆球的尺寸有关了。
伽利略第一个发现摆的振动的等时性,并用实验求得单摆的周期随长度的二次方根而变动。惠更斯制成了第一个摆钟。单摆不仅是准确测定时间的仪器,也可用来测量重力加速度的变化。惠更斯的同时代人天文学家J.里希尔曾将摆钟从巴黎带到南美洲法属圭亚那,发现每天慢2.5min,经过校准,回巴黎时又快2.5min。惠更斯就断定这是由于地球自转引起的重力减弱。I. 牛顿则用单摆证明物体的重量总是和质量成正比的。直到20世纪中叶,摆依然是重力测量的主要仪器。
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