单摆知识

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单摆知识

1、单摆的条件

(1)摆线质量不计,摆线不可伸长。 (2)摆球直径甚小于摆线长度。 2、单摆的回复力

单摆在振动过程中,受到两个力作用:重力mg、摆线的张力T。在这两个力的合力作用下,使单摆的速度大小和方向不断变化,并沿着一条曲线运动。把重mg分解成两个力F=mgsinαF=mgcosα

如图5-11所示。其中TF′的合力方向与速度方向垂直,不改变速度的大小,仅改变速度的方向。另一个分力F才是使单摆振动的回复力。



可见,单摆振动中的回复力只是重力沿圆弧切线方向的一个分力,显然,(α



因此,在小振幅条件下,单摆的回复力与摆球对平衡位置的位移大小成正比。 3、周期公式



式中l是悬点至摆球重心间的距离,并非只是摆线的长度,g是当地的重力加速度。

由周期公式可知,在小振幅条件下,单摆的振动周期跟振幅、摆球质量等都无关。

4、周期的变化

根据单摆的周期公式可知,影响单摆的振动周期有两个因素:

(1)摆长l——摆球重心位置发生变化、悬点位置不固定或温度变化时使金属摆线的长度发生变化等,都会使摆长变化,从而使得单摆的振动周期发生变化。

(2)重力加速度g——在地球上不同纬度的地方,或同一纬度的不同高处,或把单摆放在其他天体上(如月球上)等情况时,由于g值的变化,都会使单摆的




周期发生变化。




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