32753

Физические и математические маятники

Доклад

Физика

9 Как видим период колебаний математического маятника зависит от его длины и ускорения силы тяжести и не зависит от амплитуды колебаний. В отличие от математического маятника массу такого тела нельзя считать точечной. Будем считать что вес физического маятника приложен к его центру тяжести в точке С. С учетом всех величин входящих в исходное дифференциальное уравнение колебаний физического маятника имеет вид: 7.

Русский

2013-09-05

57 KB

15 чел.

28.Физические и математические маятники.

Математический маятник.

Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на нерастяжимой невесомой нити, совершающая колебательное движение в одной вертикальной плоскости под действием силы тяжести.

Таким маятником можно считать тяжелый шар массой m, подвешенный на тонкой нити, длина l которой намного больше размеров шара. Если его отклонить на угол α (рис.7.3.) от вертикальной линии, то под влиянием силы F – одной из составляющих веса Р он будет совершать колебания. Другая составляющая , направленная вдоль нити, не учитывается, т.к. уравновешивается силой натяжения нити. При малых углах смещения и, тогда координату х можно отсчитывать по горизонтальному направлению. Из рис.7.3 видно, что составляющая веса, перпендикулярная нити, равна

Знак минус в правой части означает то, что сила F направлена в сторону уменьшения угла α. С учетом малости угла α

Для вывода закона движения математического и физического маятников используем основное уравнение динамики вращательного движения

Момент силы относительно точки О: , и момент инерции:
M = FL .
Момент инерции
J в данном случае
Угловое ускорение:

С учетом этих величин имеем:

или

(7.8)

Его решение
,

где и

(7.9)

Как видим, период колебаний математического маятника зависит от его длины и ускорения силы тяжести и не зависит от амплитуды колебаний.

Физический маятник.

Физическим маятником называется твердое тело, закрепленное на неподвижной горизонтальной ocи (оси подвеса), не проходящей через центр тяжести, и совершающее колебания относительно этой оси под действием силы тяжести. В отличие от математического маятника массу такого тела нельзя считать точечной.

При небольших углах отклонения α (рис. 7.4) физический маятник так же совершает гармонические колебания. Будем считать, что вес физического маятника приложен к его центру тяжести в точке С. Силой, которая возвращает маятник в положение равновесия, в данном случае будет составляющая силы тяжести – сила F.

Знак минус в правой части означает то, что сила F направлена в сторону уменьшения угла α. С учетом малости угла α

Для вывода закона движения математического и физического маятников используем основное уравнение динамики вращательного движения

. Момент силы: определить в явном виде нельзя. С учетом всех величин, входящих в исходное дифференциальное уравнение колебаний физического маятника имеет вид:

(7.10)

(7.11)

Решение этого уравнения

Определим длину l математического маятника, при которой период его колебаний равен периоду колебаний физического маятника, т.е. или

.
Из этого соотношения определяем

Данная формула определяет приведенную длину физического маятника, т.е. длину такого математического маятника, период колебаний которого равен периоду колебаний данного физического маятника.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69625. Визначення вартості достовірної інформації, графік корисності 102 KB
  Мета: набути навиків у проведенні аналізів варіантів рішень та формуванні матриці альтернатив. Задача №1 Завод випускає тонізуючий напій у 40-літрових бочках. Витрати на виробництво одного літра напою складають 70 коп., а продають за 1,3 грн.
69626. Організаційна структура підприємства «Foot-service» 84 KB
  Foot-Service - динамічно розвивається компанія на взуттєвому ринку України, заснована в 2010 році. Основними напрямками компанії є виробництво та оптові продажі взуття. Мета компанії це: виведення на ринок сучасної, комфортної та якісної продукції.
69627. Теорія прийняття рішень в задачах управління та контролю 32 KB
  Торгівельна фірма що продає взуття оптовим покупцям на вітчизняному ринку повинна вирішити яку кількість пар потрібно виготовити щоб задовольнити попит покупців і отримати максимальний прибуток. Закупівельна ціна однієї пари взуття становить 95 якщо партія менша 1000 штук та 90 якщо...
69628. Формування матриці альтернатив, використання класичних критеріїв вибору 48.91 KB
  Мета: набути навиків у проведенні аналізів варіантів рішень та формуванні матриці альтернатив. Завдання Сформувати матрицю рішень відповідно до поставленої задачі. Задача №1 Завод випускає тонізуючий напій у 40-літрових бочках. Витрати на виробництво одного літра напою складають...
69629. МАІ – метод аналізу ієрархій. Метод Сааті 111 KB
  Побудувати дерево ієрархії відповідно до своєї теми, на якому вказати мету, критерії та альтернативи. Визначити експертів, які будуть оцінювати альтернативи за даними критеріями за 9 – ти бальною шкалою. Визначити пріоритети критеріїв, в які входять : компоненти власного вектору...
69630. Інформаційні управляючі системи і технології 485.5 KB
  Мета методичних вказівок – допомогти студентам заочної форми навчання вирішувати задачі прийняття рішень з використанням математико-статистичних моделей та нових інформаційних технологій. Основна форма занять студентів заочної форми навчання – самостійне опрацювання навчального матеріалу...
69631. Теорія прийняття рішень в задачах управління і контролю: Методичні вказівки 633.5 KB
  Вирішення Наносимо фактичні значення на графік який представлено на рисунку 1. Формуємо таблицю 2 за результатами розрахунків суми кожної партії за 4 квартали ковзні середні за 4 квартали і центровані ковзні середні значення стовпці...
69632. МАІ – метод аналізу ієрархій. Метод Сааті 202.5 KB
  Розрядність системи. Система може бути 32–ох та 64–ох розрядною. Звичайно, якщо розрядність більша, тим більше окремих функцій комп’ютера буде доступно для користувача. Тактова частота. Основна одиниця виміру частоти тактів у синхронних колах, що визначає кількість елементарних...
69633. Розроблення, аналіз та визначення адекватності прогнозованих адитивних моделей при прийнятті рішень 204 KB
  Проаналізувати вихідні дані та згладити їх методом ковзного середнього. Побудувати прогнозну модель з адитивною компонентою з урахуванням показників сезонності. Визначити адекватність моделі тренда. Зробити прогноз на найближчі 2 квартали.