Чему равна длина маятника

Чему равна длина маятника

Физическим маятником называется твердое тело, способное совершать колебания вокруг неподвижной точки, не совпадающей с его центром инерции. В положении равновесия центр инерции маятника С находится под точкой подвеса маятника O, на одной с ней вертикали (рис. 50). При отклонении маятника от положения равновесия на угол α возникает вращательный момент, стремящийся вернуть маятник в положение равновесия. Этот момент равен

где m – масса маятника, а l – расстояние между точкой подвеса и центром инерции маятника. Знак «–» означает, что вращательный момент стремится вернуть маятник в положение равновесия, т. е. направлен в сторону, противоположную изменения угла Δα. Обозначив момент инерции маятника относительно оси, проходящей через точку подвеса, буквой J, можно написать:

. (136)

(137)

Тогда для малых отклонений, когда выполняется условие sin(α) ≈ α, получаем уравнение гармонических колебаний:

. (138)

При малых отклонениях от положения равновесия физический маятник совершает гармонические колебания, циклическая частота которых определяется формулой (137). Соответственно, период колебаний физического маятника равен:

. (139)

Из сопоставления формул (139) и (134) следует, что математический маятник с длиной

(140)

будет иметь такой период колебаний, как и данный физический маятник. Величину (140) называют приведенной длиной физического маятника. Таким образом,приведенная длина физического маятника – это длина такого математического маятника, период колебаний которого совпадает с периодом данного физического маятника.

Точка на прямой, соединяющей точку подвеса с центром инерции, лежащая на расстоянии приведенной длины от оси вращения, называется центром качания физического маятника (см. точку О’ на рис. 50).

По теореме Штейнера момент инерции маятника l может быть представлен в виде

где J – момент инерции относительно оси, параллельной оси вращения и проходящей через центр инерции маятника. Подставив (141) в формулу (140), получаем:

Читайте также:  Залипший ресет на материнской плате

. (142)

Из (142) следует, что приведенная длина всегда больше l, так что точка подвеса и центр качания лежат по разные стороны от центра инерции.

Подвесим маятник в точке, совпадающей с центром качания О’. В соответствии с (142) приведенная длина в этом случае будет равна

(143)

где l’ – расстояние между первоначальным центром качания и центром инерции маятника. Учитывая, что l’ = L – l, выражение (143) можно записать следующим образом:

.

Поскольку J + ml 2 равно моменту инерции относительно первоначальной оси вращения J, и этой же величине, согласно (140) равно выражение mlL, то числитель дроби будет равен нулю. Поэтому L’ = L. Это означает, что при подвешивании маятника в центре качания приведенная длина, а значит, и период колебаний будут теми же, что и вначале. Следовательно, точка подвеса и центр качания обладают свойством взаимности: при переносе точки подвеса в центр качания прежняя точка подвеса становится новым центром качания.

Это положение называется теоремой Гюйгенса:

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома — страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 9188 — | 7394 — или читать все.

Чему равна приведенная длина физического маятника?

Савельев И.В, т.1, стр. 197

Из сопоставления формул (54.6) и (54.11) получается, что математический маятник с длиной

будет иметь такой период колебаний, как и физический маятник. Величину (54.12) называют приведенной длиной физическогомаятника. Таким образом, приведенная длина физического маятника – это длина такого математического маятника, период колебаний которого совпадает с периодом данного физического маятника.

Яворский Б.М. Детлаф А.А., Справочник по физике, 1985 г. стр. 261

Приведенной длиной физического маятника lпр, называется длина матматического маятника, имеющего такой же период колебаний:

Читайте также:  За что снимают 75 рублей на itunes

Где JC – момент инерции физического маятника относительно оси, проходящей через центр инерции С маятника и параллельной его оси качания.

Трофимова Т.И. Курс физики, 2001 г., стр. 202 — 203

где L=J/(ml) приведенная длина физического маятника.

приведенная длина физического маятника — это длина такого математического маятника, период колебаний которого совпадает с пери­одом колебаний данного физического маятника.

Приведённая длина — это условная характеристика физического маятника . Она численно равна длине математического маятника , период которого равен периоду данного физического маятника.

Приведённая длина вычисляется следующим образом:

где I — момент инерции относительно точки подвеса, m — масса , a — расстояние от точки подвеса до центра масс.

Задача дана учителем в школе.

  • версия для печати
  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Комментарии

v = a’ = (−5π 2 / 9) cos (π/3 + π/4).

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Скорость = производная по времени от положения,

Ссылка на основную публикацию
Чем отредактировать pdf файл бесплатно
Онлайн PDF редактор для изменения PDF Защищенная с помощью SSL передача файлов Автоматическое удаление файла с сервера через один час...
Функции в вольфрам математика
Функции пользователя Хотя в систему входят многие сотни встроенных функций (начиная от элементарных и кончая специальными математическими функциями и системными...
Функция abs в паскале
Возвращает абсолютную величину параметра. Объявление Function Abs(X) : (тип параметра); Режим Windows, Real, Protected Замечания Параметр X — выражение вещественного...
Чем очистить клей от корпуса телефона
На сенсорном дисплее телефона после снятия защитной пленки остались большие следы клея. Я понимаю, что не надо было экономить на...
Adblock detector