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这是单摆的振动周期的公式:
T = 2π √(L/G) (1)
式中:L 单摆的长度(m);
G 重力加速度(9.81 m/s^2);
T 单摆往复摆动一个来回所需的时间(s - 秒)
T的倒数记为: f = 1/T = √(G/L) / (2π)
为单摆的振动频率,单位是赫兹,即每秒振动的次数(1/s)。
单摆小幅自由振动时的近似方程: θ‘’ + G/L θ = 0 (2)
θ 单摆相对于平衡中心线的摆角,另记:wn^2 = G/L = 1/T^2,为单摆的振动园频率的平方。
解(2)需要微分方程的知识,初中阶段尚未涉及。下面给一个‘量纲分析’和试验相结合的方法确定单摆周期的公式:经验表明单摆周期T与L,G有关,
设 T = a L^x G^y (3)
代入量纲、并令等式两边量纲相等:s = a m^x (m/s^2)^y = a m^(x+y) s^(-2y)
对于: s 1=-2y 解出:y=- 1/2
m x+y=0 解出:x=-y=1/2
a 无量纲的常数。代入 x,y:(3)变成:
T = a √(L/G) (4)
为了确定a,可用试验的方法:做个单摆,L=0.3(米),摆角在土5°以内,取G=9.81
单摆从左向右再回到左叫一个周期(摆动一次),选择一分钟记时,测出摆动的次数n
那么:60/n ≈ T 代入(4),可解出: a ≈ (60/n)/[√(L/G)]
这个a的值很接近于2π。
愿意做一次小实验吗?很有趣的!找一个小重物,一段线,电子表,试试会发现一些问题。
T = 2π √(L/G) (1)
式中:L 单摆的长度(m);
G 重力加速度(9.81 m/s^2);
T 单摆往复摆动一个来回所需的时间(s - 秒)
T的倒数记为: f = 1/T = √(G/L) / (2π)
为单摆的振动频率,单位是赫兹,即每秒振动的次数(1/s)。
单摆小幅自由振动时的近似方程: θ‘’ + G/L θ = 0 (2)
θ 单摆相对于平衡中心线的摆角,另记:wn^2 = G/L = 1/T^2,为单摆的振动园频率的平方。
解(2)需要微分方程的知识,初中阶段尚未涉及。下面给一个‘量纲分析’和试验相结合的方法确定单摆周期的公式:经验表明单摆周期T与L,G有关,
设 T = a L^x G^y (3)
代入量纲、并令等式两边量纲相等:s = a m^x (m/s^2)^y = a m^(x+y) s^(-2y)
对于: s 1=-2y 解出:y=- 1/2
m x+y=0 解出:x=-y=1/2
a 无量纲的常数。代入 x,y:(3)变成:
T = a √(L/G) (4)
为了确定a,可用试验的方法:做个单摆,L=0.3(米),摆角在土5°以内,取G=9.81
单摆从左向右再回到左叫一个周期(摆动一次),选择一分钟记时,测出摆动的次数n
那么:60/n ≈ T 代入(4),可解出: a ≈ (60/n)/[√(L/G)]
这个a的值很接近于2π。
愿意做一次小实验吗?很有趣的!找一个小重物,一段线,电子表,试试会发现一些问题。
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设A是摆线与铅垂线的夹角,摆长L,小球质量m,重力加速度g,则
ma=mgsinA
当A趋近于0时,有:
sinA≈A
故有:
ma=mgA
上式对应的微分方程是一个二阶常微分方程,其解为:
X=C.sin[√(g/L)A+B]+D (X表示钟摆到铅垂线的距离,C,D,B都是由初始条确定的)
可见上式是一个正弦函数,因此:
角速度w=√(g/L)
因此由T=2π/w可得:
T=2π/w=2π/[√(g/L)]
=2π√(L/g)
微分方程要大学里面才学,楼主到时就明白了
ma=mgsinA
当A趋近于0时,有:
sinA≈A
故有:
ma=mgA
上式对应的微分方程是一个二阶常微分方程,其解为:
X=C.sin[√(g/L)A+B]+D (X表示钟摆到铅垂线的距离,C,D,B都是由初始条确定的)
可见上式是一个正弦函数,因此:
角速度w=√(g/L)
因此由T=2π/w可得:
T=2π/w=2π/[√(g/L)]
=2π√(L/g)
微分方程要大学里面才学,楼主到时就明白了
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2012-01-06
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是钟摆周期公式吧、、L摆长 ,G是重力加速度,T是周期时间
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