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    單擺
    作者: 發(fā)布日期:2017-11-28 10:48:09點(diǎn)擊:4232

    產(chǎn)品簡(jiǎn)介:

    用一根絕對(duì)剛性且長(zhǎng)度不變、質(zhì)量可忽略不計(jì)的線懸掛一個(gè)質(zhì)點(diǎn),在重力作用下在鉛垂平面內(nèi)作周期運(yùn)動(dòng),就成為單擺。單擺在擺角小于5°(現(xiàn)在一般認(rèn)為是小于10°)的條件下振動(dòng)時(shí),可近似認(rèn)為是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。單擺運(yùn)動(dòng)的周期公式:T=2π√(L/g).其中L指擺長(zhǎng),g是當(dāng)?shù)刂亓铀俣取?BR>當(dāng)單擺周期T=2s時(shí),由公式推導(dǎo),擺長(zhǎng)大約為1m,這種情況的單擺叫做秒擺。秒擺常見于擺鐘上。

    注意:在目前高中階段,一般研究擺角小于10°的情況(即近似看做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)),且高中階段教材中僅涉及在試驗(yàn)中推測(cè)公式,不涉及單擺周期公式的推導(dǎo)(因?yàn)樾枰婕暗礁叩葦?shù)學(xué))。

    單擺周期公式

    單擺是一種理想的物理模型,它由理想化的擺球和擺線組成.擺線由質(zhì)量不計(jì)、不可伸縮的細(xì)線提供;擺球密度較大,而且球的半徑比擺線的長(zhǎng)度小得多,這樣才可以將擺球看做質(zhì)點(diǎn),由擺線和擺球構(gòu)成單擺.在滿足偏角<10°的條件下,單擺的周期t=2π根號(hào)下(l/g)

    從公式中可看出,單擺周期與振幅和擺球質(zhì)量無關(guān).從受力角度分析,單擺的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向并且指向平衡位置的分力,偏角越大,回復(fù)力越大,加速度(gsin )越大,在相等時(shí)間內(nèi)走過的弧長(zhǎng)也越大,所以周期與振幅、質(zhì)量無關(guān),只與擺長(zhǎng)l和重力加速度g有關(guān).在有些振動(dòng)系統(tǒng)中l(wèi)不一定是繩長(zhǎng),g也不一定為9.8m/s,因此出現(xiàn)了等效擺長(zhǎng)和等效重力加速度的問題.

    物理上有些問題與單擺類似,經(jīng)過一些等效可以套用單擺的周期公式,這類問題稱為"等效單擺".等效單擺在生活中比較常見.除等效單擺外,單擺模型在其他問題中也有應(yīng)用.

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