15.8
悬挂在非弹性和无质量弦上的点质量的理想化模型称为简单摆。
考虑一个顶部,它自由悬挂在固定在枢轴点上的绳子上。它在琴弦中受到重力和张力。在平衡位置,这两种力相互平衡。
当顶部因小的角位移而移动并释放时,它开始来回振荡,执行简谐运动。
位移位置的重力被分解为径向力和切向力。径向分量抵消琴弦中的张力。作用到平面中的恢复扭矩等于切向分量乘以弦长度,并使顶部回到平衡位置。
在简单的摆锤中,恢复力与沿弧的位移成正比。通过修改简谐运动方程,得到简摆的周期。
简单的摆由一个悬挂在绳子上的小直径球组成,该球的质量可以忽略不计,但强度足以不会拉伸。 在我们的日常生活中,钟摆有很多用途,例如钟表、秋千和钓鱼线上的坠子。
单摆的周期取决于两个因素:长度和重力加速度。 该周期完全独立于任何其他因素,例如质量或最大位移。 对于小位移,摆与简谐振子相同,并且摆的周期几乎与振幅无关,特别是当 θ 小于大约 15° 时。 将牛顿第二定律应用于旋转系统,得到单摆的运动方程。

举个例子,考虑两个简单的摆,它们悬挂在固定在房间天花板上的小电线上。 每个摆悬停在距地面 2 厘米的地方。 摆 1 是一个质量为 10 千克的摆。 摆 2 是一个质量为 100 公斤的摆锤。 描述如果两个摆位移 12°,摆的运动将有何不同。
由于摆锤的质量对单摆的运动没有影响,因此单摆的运动不会有任何不同。 摆的运动仅受周期(与摆锤长度有关)和重力加速度的影响。
本文改编自 Openstax,大学物理,第 16.4 节:简单摆 和 Openstax,大学物理第 1 卷,第 15.4 节:摆。
悬挂在非弹性和无质量弦上的点质量的理想化模型称为简单摆。
考虑一个顶部,它自由悬挂在固定在枢轴点上的绳子上。它在琴弦中受到重力和张力。在平衡位置,这两种力相互平衡。
当顶部因小的角位移而移动并释放时,它开始来回振荡,执行简谐运动。
位移位置的重力被分解为径向力和切向力。径向分量抵消琴弦中的张力。作用到平面中的恢复扭矩等于切向分量乘以弦长度,并使顶部回到平衡位置。
在简单的摆锤中,恢复力与沿弧的位移成正比。通过修改简谐运动方程,得到简摆的周期。
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