什么是單擺(Simple Pendulum)？

在物理學中稱為力學的分支中，單擺是一種心理構造或理想化的理論模型，在這種模型中，一個點大小的質量懸掛在一根桿或一根細繩上，質量本身可以忽略不計，在一個沒有摩擦的完美環境中使用。如果弦很長，質量只在重力的影響，合成運...

在物理學中稱為力學的分支中，單擺是一種心理構造或理想化的理論模型，在這種模型中，一個點大小的質量懸掛在一根桿或一根細繩上，質量本身可以忽略不計，在一個沒有摩擦的完美環境中使用。如果弦很長，質量只在重力的影響，合成運動是線性和調和的。質點的作用就好像彈簧沿著一條穿過中心點的直線反復地來回拉動它。單擺的運動線是一條以點為原點的軸。這個系統在數學上是由一系列與之直接相關的方程來描述的現實世界的過程。科學家用燒杯在上述限制條件下操作的單擺的周期或擺動時間為T=2π（g/L）-1/2-在這個方程中，重力用"g"表示，"L"代表弦的長度。如果運動弧遠大于幾度，則上面列出的簡單方程（僅為近似值）不再足夠，必須包含無窮維里方程的一個或多個附加項。該方程寫為T=2π（g/L）-1/2[1（1/16）θ2（11/3072）θ4…]。θ（θ）是弧度的弧角。在實際應用中，弧越大，一個真正的單擺就越不像單擺。對于許多機械系統來說，考慮動能和勢能是很有意義的。單擺必須在擺動的兩端停止并反轉方向。在這些點上動能達到最小值零，因此根據能量守恒定律，勢能達到最大值。相反，勢能在擺動中心處最小，而動能達到最大值。速度在兩端歸零，但在中心點達到峰值數學上的考慮證實了鐘擺在鐘表中的應用。就在1929年，里夫勒鐘擺鐘仍被用作美國的時間標準。即使在那之后，它也被另一個鐘擺鐘——肖特鐘所取代。雖然不再是標準鐘，也不再是世界上最精確的鐘之一，Shortt系列確實達到了每年1秒的驚人精度，隨著技術的進步，在單擺上理想化的基本設計不可避免地會被電子鐘和后來的原子鐘所取代。

發表于 2020-09-18 02:04
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分類：科學教育

什么是單擺(Simple Pendulum)？

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