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单摆周期公式,摆的周期公式

来源:连笔字网 2023-12-03 07:06:08 作者:连笔君

摆的周期公式

单摆的周期为:

扩展资料

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。

参考资料来源:百度百科-单摆

单摆周期公式怎样证明的呢

单摆的周期公式是 T=2π√(L/g)

证明:

摆球的摆动轨迹是一个圆弧,设摆角(摆球偏离竖直方向的角度)为θ,则摆球的重力mg沿此圆弧的切线方向的分力为mgsinθ,设摆球偏离平衡位置的位移为x、摆长为l,则当摆角很小时,可以认为sinθ=x/l.。所以,单摆的回复力为F=-mgx/l。

对于系统而言,m、g、l均为定值,故可认为k=mg/l,则F=-kx。

因此在单摆很小的情况下,单摆做简谐运动。

将k=mg/l代入ω=√(k/m)可得ω=√(g/l),由T=2π/ω可得单摆周期公式

T=2π√(l/g)

弹簧振子

F=-kx

a=d²x/dt²

=-(k/m)x=-ω²x ω=√(k/m)

d²x/dt²+ω²x=0

解微分方程

得:x=Acos(ωt+φ)

ω=2π/T

T=2π/ω=2π√(m/k)

单摆:

F切=ma=-mgsinθ a=ld²θ/dt²

ma=mld²θ/dt²=-mgsinθ

d²θ/dt²+(g/l)sinθ=0

θ<5° sinθ≈θ

d²θ/dt²+(g/l)θ=0 令ω²=g/l

d²θ/dt²+ω²θ=0

解微分方程:θ=θ0cos(wt+φ)

得:T=2π/ω=2π√(l/g)

扩展资料:

单摆是一种理想的物理模型,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。

从公式中可看出,单摆周期与振幅和摆球质量无关。从受力角度分析,单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向并且指向平衡位置的分力,偏角越大,回复力越大,加速度(gsinθ )越大,在相等时间内走过的弧长也越大,所以周期与振幅、质量无关,只与摆长l和重力加速度g有关。

在有些振动系统中l不一定是绳长,g也不一定为9.8,因此出现了等效摆长和等效重力加速度的问题。

参考资料:

百度百科-单摆

单摆周期公式怎样证明的呢

单摆的周期公式是 T=2π√(L/g)

证明:

摆球的摆动轨迹是一个圆弧,设摆角(摆球偏离竖直方向的角度)为θ,则摆球的重力mg沿此圆弧的切线方向的分力为mgsinθ,设摆球偏离平衡位置的位移为x、摆长为l,则当摆角很小时,可以认为sinθ=x/l.。所以,单摆的回复力为F=-mgx/l。

对于系统而言,m、g、l均为定值,故可认为k=mg/l,则F=-kx。

因此在单摆很小的情况下,单摆做简谐运动。

将k=mg/l代入ω=√(k/m)可得ω=√(g/l),由T=2π/ω可得单摆周期公式

T=2π√(l/g)

弹簧振子

F=-kx

a=d²x/dt²

=-(k/m)x=-ω²x ω=√(k/m)

d²x/dt²+ω²x=0

解微分方程

得:x=Acos(ωt+φ)

ω=2π/T

T=2π/ω=2π√(m/k)

单摆:

F切=ma=-mgsinθ a=ld²θ/dt²

ma=mld²θ/dt²=-mgsinθ

d²θ/dt²+(g/l)sinθ=0

θ<5° sinθ≈θ

d²θ/dt²+(g/l)θ=0 令ω²=g/l

d²θ/dt²+ω²θ=0

解微分方程:θ=θ0cos(wt+φ)

得:T=2π/ω=2π√(l/g)

扩展资料:

单摆是一种理想的物理模型,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。

从公式中可看出,单摆周期与振幅和摆球质量无关。从受力角度分析,单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向并且指向平衡位置的分力,偏角越大,回复力越大,加速度(gsinθ )越大,在相等时间内走过的弧长也越大,所以周期与振幅、质量无关,只与摆长l和重力加速度g有关。

在有些振动系统中l不一定是绳长,g也不一定为9.8,因此出现了等效摆长和等效重力加速度的问题。

参考资料:

百度百科-单摆

单摆周期公式

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。
单摆运动近似的周期公式:T=2π√(L/g).其中L指摆长,g是当地重力加速度。

物理单摆周期公式T=2π√(l/g )怎么推出来?

设摆球质量为m,绳长为L,绳与竖直方向夹角用θ表示。
则回复力大小为mgsinθ,偏离平移位置的位移x=Lθ,
当摆角很小是,sinθ≈θ,即ma=mgsinθ,
mx"=mgsinθ≈mgθ x"=gx/L
解微分方程可得x=Asin(2π√(L/g)+φ0)
所以有T=2π√(L/g)

扩展

。。用高中知识无法推,只能背是吗?

高中物理单摆的周期公式是怎么推出来的

百度文库里有详细的推导过程。但愿能帮到你!
http://wenku.baidu.com/view/14f32a48f7ec4afe04a1df39.html

如何推导单摆周期计算公式

采用牛顿第二定律推导:

如下图,摆长为l,重物受力为:重力mg和绳子的张力T。取如图所示的二维坐标系,张力T可以分解为垂直和水平方向的二个力。L与垂线的夹角为θ。

此处的α就是常说的摆角。

参考资料:百度百科-单摆

求摇摆的周期公式

单摆在摆角小于5°时,可以看作简谐振动
周期 T = 2π√(L/g)
其中 L为摆长,g为重力加速度
当摆角增大时,此公式的误差也增大

关于单摆周期公式!

角度小,看作简谐运动,简谐运动可用单位圆匀速圆周运动,上面点在直径上的投影就是
这是我自己的公式推导:

自己网上找了一下都是要用微积分推导的,自己算了半天终于搞定,没有用到一点超纲内容,分享下!
由简谐运动定义得F=-kx
由于计算周期,只需考虑最大位移处,即振幅,是标量(下同),得
F=kA
根据向心力公式F=mω^2r
由于此时半径为振幅,则F=mω^2A
代入定义式为kA=mω^2A
两边约去A,得k=mω^2
对此式变形ω^2=k/m
1/ω^2=m/k 1/ω=√(m/k)
通过对角速度公式ω=2π/T变形得
T=2π(1/ω)
代入前面计算的式子得T=2π√(m/k)
注意这个就是一般的简谐运动求周期公式,只是不教罢了,下面推出单摆公式
老师上课说过,当摆角很小时可近似得出
sinθ=F/mg=x/l
变形得F=mgx/l
参照简谐运动定义式F=kx,一一对应
得k=mg/l
将k代入前面算出的一般简谐运动周期公式T=2π√(m/k)
得T=2π√(m/(mg/l))
约去m,化简得T=2π√(l/g)
这就是单摆公式的推导

单摆周期公式严格推导过程

第一种:(简单明了)
回复力:
F=-KX
ma=-KX
m*X''=-KX
这是一个二阶常系数“微分方程”。
通解为:X=A*cos{√(K/m)*t}
ω=√(K/m)
T=2π√(m/K)
对于“单摆”,F=-(mg/L)*X,即:K=mg/L
代入:T=2π√(L/g)

第二种:
设夹角a 线长l 拉力T 角速度w
T-mgcosa=w^2*l (1)
mgsina=-mdv/dt (2)
v=da/dt*l(3)
有(2)、(3) 式得
gsina/l=-d²2a/dt²
a很小时sin(a)=a
g*a/l+d²a/dt²=0
特征根是 a=(g/l) i w^2=g/l
所以解a=a0cos(wt+b)
周期T=2π/w=2π*(l/g)^1/2

扩展

不是求近似T=2π√(L/g)

补充

不是近似的,这就是科学的计算方法。T=2π√(L/g)是严格的,精确的。

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