单摆的频率与速度为什么无关?

2024-11-17 23:32:02
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回答(1):

速度变小,确实通过单位距离的时间就会变长,但在单摆中,摆的最高运动高度是由速度决定的。速度变小,完成一个周期所运动的距离也会变小,和速度是接近正比例关系的,实际计算后,在摆动角度不大的情况下,速度是不会对频率产生影响的。

回答(2):

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,可近似认为是简谐运动。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。频率在数值上等于周期的倒数,所以可以看出,频率与单摆的速度无关。

回答(3):

周期=2倍圆周率*二次根号下(摆长L/重力加速度g)”。说明频率与速度无关,频率不变而速度变小,则振幅变小!这里的频率是指单摆的固有频率。

回答(4):

设摆长为l其,张力为T ,摆锤mg,作弧线运动,偏离角度@(我不知道怎么用手机输theta),设有xy方向,在摆锤到达最底点(平衡点)时,x为零,分解张力,y方向为Tcos@,x为Tsin@,
(1)现在有x方向运动方程:根据牛顿定律ma=mx的二阶导=-T(@)sin@=-T(@)x/l
(2)y方向运动方程:my的二阶导=T(@)cos@-mg
我们现在取小角度近似值cos@将接近于1(cos5度=0.996 cos10度=0.985,和1比只有百分之1.5的差),而摆锤离开平衡点的y方向的偏离比x方向偏离来得小,我们可以说y方向的加速度约为0。
在小角度的y方向运动方程为0=T(@)-mg,T(不再是关于@的函数了!)=mg。带入等式1:mx二次导+mgx/l=0;x二次导+g/l*x=0这个微分方程的解法是x=A(振幅)*cos(w(是omega角频率哈)t+phi);w=根号g/l;而周期T=2pi*根号l/g,也就是2pi/w
所以呢,周期与角频率有关,与速度没关!