Fysik

Enkla pendlar


En pendel är ett system som består av en massa kopplad till en svängtapp, vilket tillåter dess rörelse fritt. Massan är föremål för den återställande kraften som orsakas av tyngdkraften.

Det finns många pendlar som studerats av fysiker, eftersom de beskriver det som ett objekt för enkel förutsägelse av rörelse och som har möjliggjort många tekniska framsteg. Några av dessa är de fysiska, vridna, avsmalnande, Foucalt-, dubbel-, spiral-, Karter- och inverterade pendlarna. Men den enklaste och mest använda modellen är den enkla pendeln.

Denna pendel består av en massa fäst vid en flexibel och osträckbar tråd i ena änden och fri vid den andra, representerad enligt följande:

När vi flyttar massan ur sitt viloläge och släpper den, gör pendeln svängningar. När vi bortser från luftmotstånd är de enda krafterna som verkar på pendeln spänningen med tråden och massans vikt. m. Så här:

Viktkraftkomponenten som ges av P.cosθ kommer att upphöra med trådspänningskraften, så den enda orsaken till oscillerande rörelse är P.senθ. då:

Vinkeln θ, uttryckt i radianer som per definition ges av bågkvotienten som beskrivs av vinkeln, som i svängningsrörelsen hos en pendel är x och radien för dess tillämpning, i detta fall, ges av , så här:

Var ska ersättas i F:

Således kan man dra slutsatsen att rörelsen av en enkel pendel inte beskriver en MHS, eftersom kraften inte är proportionell mot töjningen utan sin sinus. Men för små vinklar, är sinusvärdet för vinkeln ungefär lika med denna vinkel.

Så när vi överväger fallet med små svängningsvinklar:

Som P = mg, och m, g och är konstant i detta system kan vi överväga att:

Så vi skrivit om återställningskraften i systemet som:

Således visar analysen av en enkel pendel oss att för små svängningar beskriver en enkel pendel en MHS.

Som för alla MHS, ges perioden av:

och hur

Då kan perioden för en enkel pendel uttryckas med:


Video: Fysik 2 Stegmetoden - Enkel pendel (December 2021).