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三、单摆
1、单摆:在细线的一端拴一小球,另一端固定在悬点上,如果悬挂小球的细线的伸缩和质量可以忽略,线长又比球的直径大得多,这样的装置就叫做单摆 2、单摆是实际摆的理想化模型
3摆长:摆球重心到摆动圆弧圆心的距离 L=L0+R
4偏角:摆球摆到最高点时,细线与竖直方向的夹角(偏角一般小于5°) 2、单摆的回复力:平衡位置是最低点 ,F回??kx
回复力是重力沿切线方向的分力,大小为mg sinθ,方向沿切线指向平衡位置
单摆的周期只与重力加速度g以及摆长L有关。所以,同一个单摆具有等时性 重力加速度g:由单摆所在的空间位置决定。
纬度越低,高度越高,g值就越小。不同星球上g值也不同。
单摆作简谐运动时的动能和重力势能在发生相互转化,但机械能的总量保持不变,即机械能守恒。
小球摆动到最高点时的重力势能最大,动能最小;平衡位置时的动能最大,重力势能最小。
若取最低点为零势能点,小球摆动的机械能等于最高点时的重力势能,也等于平衡位置时的动能。
例一:用下列哪些材料能做成单摆( AF ) 悬线:细、长、伸缩可以忽略摆球:小而重(即密度大)
A.长为1米的细线 B长为1米的细铁丝 C.长为米的细丝线
D.长为1米的麻绳 E.直径为5厘米的泡沫塑料球 F.直径为1厘米的钢球 G.直径为1厘米的塑料球 H.直径为5厘米的钢球
例2.一摆长为L的单摆,在悬点正下方5L/9处有一钉子,则这个单摆的周期是多少
5LT??3g
例3、有人利用安装在气球载人舱内的单摆来确定气球的高度。已知该单摆在海平面处的周期是T0,当气球停在某一高度时,测得该单摆周期为T。求该气球此时离海平面的高度h。把地球看作质量均匀分布的半径为R的球体。