近来正上到《摆的研究》这节课,看到论坛上杨老师正在做关于摆研究的实验。在课堂实验中,我也发现和杨老师一样的问题,就是有时做的实验,摆幅大小会影响摆的快慢。前几天看到杨老师发了一个关于摆周期的公式,循着这个思路,总结了一些相关资料。
单摆的大幅度摆动不再是简谐振动,振动的周期也不同于单摆小幅度摆动的周期。
大幅度摆的周期公式应该是:(其中θ是摆绳的夹角)
摆的1:
在这个公式的基础上,我们再将分母进行积分,并整理得到这样的公式2:
。
公式表明摆动幅度q0越大,周期越长。令,则 时,可以算得T=1.04T0 ;时,T=1.17T0。当q0很小时(一般),可略去高次项,则得。这正是单摆小幅度摆动的周期公式。
从上述公式演变的过程来看,我们的到最终:摆的快慢和摆长有关。这样的结论是在理论条件为小于5°的夹角情况下得到的,由此,教材中应该提示我们:摆幅的角度小于5°,进行实验。