什么是单摆(Simple Pendulum)？

在物理学中称为力学的分支中，单摆是一种心理构造或理想化的理论模型，在这种模型中，一个点大小的质量悬挂在一根杆或一根细绳上，质量本身可以忽略不计，在一个没有摩擦的完美环境中使用。如果弦很长，质量只在重力的影响，合成运...

在物理学中称为力学的分支中，单摆是一种心理构造或理想化的理论模型，在这种模型中，一个点大小的质量悬挂在一根杆或一根细绳上，质量本身可以忽略不计，在一个没有摩擦的完美环境中使用。如果弦很长，质量只在重力的影响，合成运动是线性和调和的。质点的作用就好像弹簧沿着一条穿过中心点的直线反复地来回拉动它。单摆的运动线是一条以点为原点的轴。这个系统在数学上是由一系列与之直接相关的方程来描述的现实世界的过程。科学家用烧杯在上述限制条件下操作的单摆的周期或摆动时间为T=2π（g/L）-1/2-在这个方程中，重力用"g"表示，"L"代表弦的长度。如果运动弧远大于几度，则上面列出的简单方程（仅为近似值）不再足够，必须包含无穷维里方程的一个或多个附加项。该方程写为T=2π（g/L）-1/2[1（1/16）θ2（11/3072）θ4…]。θ（θ）是弧度的弧角。在实际应用中，弧越大，一个真正的单摆就越不像单摆。对于许多机械系统来说，考虑动能和势能是很有意义的。单摆必须在摆动的两端停止并反转方向。在这些点上动能达到最小值零，因此根据能量守恒定律，势能达到最大值。相反，势能在摆动中心处最小，而动能达到最大值。速度在两端归零，但在中心点达到峰值数学上的考虑证实了钟摆在钟表中的应用。就在1929年，里夫勒钟摆钟仍被用作美国的时间标准。即使在那之后，它也被另一个钟摆钟——肖特钟所取代。虽然不再是标准钟，也不再是世界上最精确的钟之一，Shortt系列确实达到了每年1秒的惊人精度，随着技术的进步，在单摆上理想化的基本设计不可避免地会被电子钟和后来的原子钟所取代。

发表于 2020-09-18 02:04
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分类：科学教育

什么是单摆(Simple Pendulum)？

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