单摆周期与摆角无关吗,不对吧
来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/11/06 20:00:16
单摆周期与摆角无关吗,不对吧
单摆周期与摆角无关吗,不对吧
单摆周期与摆角无关吗,不对吧
周期T与摆角a的关系很复杂,一般最多只用二级近似式;T=2∏[1+[1/4][sin a]2]√[l/g].在高中阶段研究的一般都是a在5度之内的情况,此时一般认为sin a很小,可以忽略不计,于是得到高中的单摆周期公式;T=2∏√[l/g].这时周期就与摆角无关.
无关,只与摆线长度有关
无关的
无关,
无关!
不要想当然呀!
有些理论的确有些让人想不明白
但是以后你会发现它是对的
在理想状态下无关
周期只与重力加速度g和摆线长l有关
但是我们现实中有误差的
摆角越大误差就 越小
单摆周期公式是:T=2π√(L/g)
只与摆线长度和重力加速度有关,不过这只是忽略了大气摩擦的结果,做不太精确的计算或者是在真空中是可以这么认为的.
确实无关,原因五楼的"kkskssk"说过了,只不过五楼说误差时说错了。
在理论情况下,单摆的周期公式是:
T=2π√l/g
所以单摆的周期只与摆线长和重力加速度有关。
无关 和重力加速度摆长有关
一般的说摆角不大于5度,这样的情况下摆的周期至于摆长和当地的重力加速度有关。
为什么高中没有讲,原因在于它的推导和很多公式的推导一样需要用到竞赛中讲的微元法,也就是大学课程微积分的雏形.比如向心加速度的公式,也没讲吧.你可以参照高中物理课本的选学部分,找到向心加速度的推导,了解一下什么是微元法先.
下面假定你已经知道了什么是微元法.我来告诉你怎么推导单摆.
单摆在高中范...
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一般的说摆角不大于5度,这样的情况下摆的周期至于摆长和当地的重力加速度有关。
为什么高中没有讲,原因在于它的推导和很多公式的推导一样需要用到竞赛中讲的微元法,也就是大学课程微积分的雏形.比如向心加速度的公式,也没讲吧.你可以参照高中物理课本的选学部分,找到向心加速度的推导,了解一下什么是微元法先.
下面假定你已经知道了什么是微元法.我来告诉你怎么推导单摆.
单摆在高中范围内是很小角度的摆动.也就是可以近似的认为是直线上的震动.通过微元法的分析(具体步骤无法做图),这个摆动的回复力是与位移成正比的,也就是符合简谐震动的条件F=k*x.这里的k,具体在单摆中应该是mgl.将k=mgl代入简谐震动的周期公式T=2pi*根号下"m/k".
可得单摆周期公式2pi*根号下"gl".
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你可以设单摆摆的角度为theta.
则每一点的速度都能求出,摆动的距离也知道了,用积分可以很容易求出时间来。
有关的
摆角越大 周期越长
摆角小于5度的情况下近似不变
将x 作泰勒展开
sin x=x-xxx/6+xxxxx/120-xxxxxxx/5250+...
(xxx表示x的三次方)
当 x很小时
xxx 会很很很小
xxxxx 会很很很很很小
xxxxxxx 会很很很很很很很小
所以后面都取0
这时候算出来周...
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有关的
摆角越大 周期越长
摆角小于5度的情况下近似不变
将x 作泰勒展开
sin x=x-xxx/6+xxxxx/120-xxxxxxx/5250+...
(xxx表示x的三次方)
当 x很小时
xxx 会很很很小
xxxxx 会很很很很很小
xxxxxxx 会很很很很很很很小
所以后面都取0
这时候算出来周期不变
但当x>十几度时
周期会明显变长
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有关的,无关是5度以内且忽略空气阻力与绳的重力
理论上是的。
摆角应该在5度左右
在理论情况下,单摆的周期公式是:
T=2π√l/g
所以单摆的周期只与摆线长和重力加速度有关。
如果是在理想条件下(就是无空气阻力的情况下)是没有关系的,但实际情况下,是有空气阻力的,所以,当摆角过大时,由于空气阻力的关系,会损失掉一部分机械能,这时就会受到影响了。
简单的说,"单摆等时"定律就是单摆振动周期与振幅无关。
物理教材中单摆是理想状态,与摆角无关。摆角越小,越接近于理想状态。所以,在实验时,摆角变化时,似乎周期在变化。但那已经不是理想的单摆了!
最重要的是
摆角小于5度
一定要注意
摆角小于5度时,可以认为无关
其实也是一种近似计算。
摆角大于5度时,误差较大,一般不能说是无关
理论上无关的.单摆周期公式是:T=2π√(L/g) ,理论上说摆角不大于5度时,在忽略空气的阻力等相关因素的情况下,它的能量是守恒的,将永远摆动。
无关的
其实当角度小于5°时,周期与摆角无关,但是当角度大于5°时就有关了。
单摆的周期与摆角的关系
单摆在摆角小于5时,周期可认为与偏向角无关,glTπ20=。但当偏向角变大时,单摆的周期则与偏向角有关。如图,单摆在任一摆角θ时的运动方程为:
222sindtdmlmglθθ= (1)
令θθ&=dtd,方程(1)可写为
dtdldtdddldtdlgθθθθθθ...
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其实当角度小于5°时,周期与摆角无关,但是当角度大于5°时就有关了。
单摆的周期与摆角的关系
单摆在摆角小于5时,周期可认为与偏向角无关,glTπ20=。但当偏向角变大时,单摆的周期则与偏向角有关。如图,单摆在任一摆角θ时的运动方程为:
222sindtdmlmglθθ= (1)
令θθ&=dtd,方程(1)可写为
dtdldtdddldtdlgθθθθθθθ&&&&===sin (2)
将(2)分离变量
θθθθdlgdsin=&& (3)
两边积分
∫∫=θθθθθθθmdlgdsin0&&&,
由此可得
)cos(cos2θθθθ−==mlgdtd& (4)
式中,mθ为偏向角的最大值。将(4)分离变量,)cos(cos2θθθ−=mdgldt (5)
当单摆从最低处摆到最高处时,摆角从0→θm,需要时间为T/4,故对(5)积分,可得
∫∫−==mmTdgldtTθθθθ04/0)cos(cos244 (6)
由于2sin2sin12sin2)2sin2(sin2coscos2222mmmmθθθθθθθ−=−=− (7)
令 kmm==2sin,sin2sin2sinθϕθθ (8)
则(6)式中的ϕθθcos2coscoskm=−,, )sin(sin21ϕθk−=
ϕϕϕθdkkd22sin1cos2−=。将上述各式代入(6),可得 ∫∫−==2/0224/0sin144πϕϕkdgldtTT (9)
(9)式的积分无解析解,由于、很小,可对被积函数作泰勒级数展开, 2kϕ2sinL+⋅⋅++=−ϕϕϕ442222sin4231sin211sin11kkk (10)
将(10)式代入(9)式,得
∫+⋅⋅++=2/04422)sin4231sin211(4πϕϕϕdkkglTL
=)243212212(4422222L+++kkglπππ
=)2sin43212sin211(4222220L+++mmTθθ (11)
弄下来有点错误,给你网,你去看吧。.
http://gc.nuaa.edu.cn/phyedu/upload/2007_9_3/%B5%A5%B0%DA%B4%F3%BD%C7%B0%DA%B6%AF%D6%DC%C6%DA.pdf
收起
摆是高中实验的一个物理模型
好象和测重力加速度有关吧
研究的一般都是a在5度之内的情况
因为sina=tana(近似)
单摆的摆角在小于5度的情况下
单摆做简谐振动
周期T=2π√(L/g)
和摆幅,摆球质量无关
你问摆角啊?
摆角小于5,无关
大于5就不对了...
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摆是高中实验的一个物理模型
好象和测重力加速度有关吧
研究的一般都是a在5度之内的情况
因为sina=tana(近似)
单摆的摆角在小于5度的情况下
单摆做简谐振动
周期T=2π√(L/g)
和摆幅,摆球质量无关
你问摆角啊?
摆角小于5,无关
大于5就不对了
收起
当然是无关啦!!
是无关的,它只与摆线的长度有关。
无关啊,伽利略做过实验,单摆的等时性,周期与角度无关。在理想状况下,只与摆长与当地的重力加速度有关。你可以类比在圆中,小球在任意一条弦状光滑轨道下落不管弦长大小所用时间相等。关于证明,需要用到高等数学。先记住即可。