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高中物理单摆周期公式,单摆怎么算一个周期

  • 高中物理
  • 2023-09-03

高中物理单摆周期公式?单摆公式是T=2π√(L/g),其中,L为摆长,g为当地的重力加速度。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。那么,高中物理单摆周期公式?一起来了解一下吧。

超重状态下单摆周期公式

由于单摆的形式不同,其单摆的周期公式也不同,以下是几个常见的单摆以及公式。

1、理想单摆

高中学过的单摆小摆角振动的周期公式为T=2πLg.这是把摆球当作质点即假设 r << L 的情况芦颂碧。此时公式中没有 r 的依赖项。

2、考虑为复摆

如果不把小球樱盯看作质点,而是将小球和摆线整体视为刚体,则为小摆动的复摆周期公式为

T=2πImgL=2πIc+mL2mgL,

式中 L 为摆的悬挂点到球心的距离,Ic=25mr2为小球过质心轴的转动惯量。I=Ic+mL2为小球对通过悬挂点的水平轴的转动惯量,满足平行轴陪举定理。

3、考虑为双摆

更细心的同学可能对于把摆球和摆线整体视为刚性有疑问,认为中同时存在两个可变角度,绳子同竖直方向的夹角α,绳子与球的连接点与球心连线同竖直方向的夹角β,二者在摆动时可能并不相等。这个模型较为复杂,要用理论力学的方法来处理。

4、双摆解与复摆解的关系

双摆小振动严格解很复杂,但是它在 r << L 的近似下给出的领头阶修正 O(r^2/L^2) 与复摆解是一致的。这表明当实验中需要考虑摆球大小带来的周期误差时,复摆解通常是足够好的近似。只有当 r 确实已经大到和 L 可以比拟的程度了,例如 r ≥ 0.2L,才需要用两个自由度的双摆小振动解分析单摆周期。

单摆周期的最精确解

线速度:v=s/卜弊核t

角速度:w=角型掘度/时间rad/s

向心加速度a=v的平方/r

把向心加速度的代表式带入牛顿第二定律,可得表达式:F=mv的卜隐平方/r

F=mw的平方r

弹簧振子简谐运动周期公式推导

1.线速度V=s/t=2πr/T 2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf

3.向心加速度a=V2/r=ω2r=(2π/T)2r 4.向心力F心=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=mωv=F合轿慎中

5.周期与孝冲频率:T=1/f 6.角闭山速度与线速度的关系:V=ωr

7.角速度与转速的关系ω=2πn(此处频率与转速意义相同)

单摆周期T=2π(l/g)1/2(这个是1/2次方也就是根号的意思) {l:摆长(m),g:当地重力加速度值,成立条件:摆角θ<100;l>>r}

单摆周期推导公式

单摆的周期公式是 T=2π√(L/g) ,只与摆长和当地的重力加速度有关,与摆长的平方根成正答弯比,与当地重力加速度的平方根成反比.

这个公式T=2π√(L/g)是根据弹簧振子的周期公式T=2π√(m/k)

推导出来的,因为单摆做简谐运动时的比例系数(F=-kx中的k)k=mg/L代入T=2π√(m/k)即得T=2π√(L/g).

证明:

摆球的摆动轨迹是一个圆弧明盯.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=d��x/激举和dt��

=-(k/m)x=-ω��x ω=√(k/m)

d��x/dt��+ω��x=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=ld��θ/dt��

ma=mld��θ/dt��=-mgsinθ

d��θ/dt��+(g/l)sinθ=0

θ

单摆周期公式是什么

T=2π√(L/g)

用一根绝对挠性且长度不变、质量可忽略不计的线悬清兆挂一个质点,在重力作用下在铅垂平面内作周期运动,就成为单摆。单摆在摆角小于5°(现在一般认为是小于10°)的条件下振动时,可近似认消好为是简谐1运动。单摆运动的周期公式:T=2π√(L/g).其中L指摆长,g是当地重力加速度。拿正铅

以上就是高中物理单摆周期公式的全部内容,1、单摆的周期公式是 T=2π√(L/g)。2、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。

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