单摆运动动图(单摆运动)
1、首先由牛顿力学,单摆的运动可作如下描述: 单摆受到的重力矩为: M = - m * g * l * Sin x. 其中m为质量,g是重力加速度,l是摆长,x是摆角。
2、 我们希望得到摆角x的关于时间的函数,来描述单摆运动。
3、由力矩与角加速度的关系不难得到, M = J * β. 其中J = m * l^2是单摆的转动惯量,β = x'(摆角关于时间的2阶导数)是角加速度。
4、 于是化简得到 x' * l = - g * Sin x. 我们对上式适当地选择比例系数,就可以把常数l与g约去,再移项就得到化简了的运动方程 x' + Sin x = 0. 因为单摆的运动方程(微分方程)是 x' + Sin x = 0…………(1) 而标准的简谐振动(如弹簧振子)则是 x' + x = 0………………(2) 我们知道(1)式是一个非线性微分方程,而(2)式是一个线性微分方程。
5、所以严格地说上面的(1)式描述的单摆的运动并不是简谐运动。
6、 不过,在x比较小时,近似地有Sin x ≈ x。
7、(这里取的是弧度制。
8、即当x ->0时有Sin x / x = o(1)。
9、)因而此时(1)式就变为(2)式,单摆的非线性的运动被线性地近似为简谐运动。
10、 然后说一下为什么是5°。
11、由于Sin x ≈ x这个近似公式只在角度比较小的时候成立(这一个可以从正弦函数的在原点附近的图象近似看出),所以只有在小角度下(1)式化作(2)式才是合理的。
12、 事实上5°≈0.087266弧度,Sin 5°≈0.087155,二者相差只有千分之一点几,是十分接近的。
13、在低精度的实验中,这种系统误差可以忽略不计(因为实验操作中的偶然误差就比它大)。
14、但如果换成25°,误差高达百分之三,就不宜再看成是简谐振动了。
15、 由于正弦函数的性质,这个近似是角度越小,越精确,角度越大越不精确。
16、如果角度很大(比如60度处,误差高达17%),就完全不能说它是简谐振动了。
相关文章
- 建行银行装修贷款利率?
- 申请过的网贷怎么注销?
- 网贷举报投诉平台有哪些?
- 什么贷款最好办?
- 001042基金净值查询今天 ?
- i贷今日额度已被抢光,您出手慢了是什么意思?
- 花呗补充资料提额8000可信吗?花呗立即提额方法有吗?
- picc车险电话号人工服务电话
- 农业银行开户行查询短信查询 ?
- 贷款50000一年利息是多少?计算方式有什么?
- 网上好借钱的平台有哪些可靠?
- 用房子贷款10万一年多少利息呢?
- 2018平安i贷几点开额度?
- 在分期乐上借10000得还多少?
- 津巴布韦最大面值货币
- 360借条开通要查征信吗我的征信会不会有影响
- 华融湘江银行大额存单有风险吗?
- 18岁网贷能过的口子
- 西安征信报告打印地点
- 贷款1万元一年利息大约是多少?