影响单摆振动周期的参数研究

应用振动分析的方法,研究了单摆的周期受摆角、摆球的线度、地球纬度、摆球离地面的高度、介质黏度和介质密度参数的影响;作出了周期比随参数变化的曲线.结果表明:单摆的周期随摆角、摆球的线度、摆球离地面的高度、介质黏度和介质密度的增大而增大,随地球纬度的增大而减小.     

摆角对单摆周期的影响

1引言利用单摆周期公式T=2π测量重力加速度的实验中,要求摆角小于5°以减小误差．但是摆角的大小对单摆周期到底有什么影响?下面用能量守恒的方法来研究在保守力的作用下自由单摆(忽略阻力)的周期．     

利用等值单摆长研究漏摆周期的变化规律

利用等值单摆长,考虑漏摆尺寸对周期的影响,推导了圆台形漏摆的周期随流体下落高度变化的规律.发现当液面下降时,漏摆的周期先增大,达到极大值后再减小;漏摆内流体密度越大,周期最大值越大.推导方法可以推广至其它旋转体,比如圆锥体、圆柱体等.利用级数法分析表明漏摆的周期变化主要由其自身性质(摆长、摆锤尺寸等)决定,当摆长远大于摆锤自身尺寸时,漏摆质量变化的影响可以忽略,可以用作单摆等周期运动的演示.最后实验验证了圆台形漏摆周期随高度的变化规律,与理论推导结果一致.     

大摆角单摆“周期”变化的解析解及其实验应用

大摆角单摆实验由于忽略空气阻尼带来周期测量的系统误差.基于弱阻尼大摆角单摆的运动方程,推导了累计"周期"随摆次变化的解析公式,分析了"周期"随摆次减小的基本规律.结合实验数据分析,验证了将其用于大摆角单摆实验进行系统误差修正,从而通过累计测量减小随机误差的可行性.     

基于MATLAB下对单摆实验中大摆角问题的讨论

借助MATLAB计算软件,研究无阻尼状态下单摆的大摆角运动,给出了任意摆角下单摆运动周期的精确解。同时利用MATLAB函数库中的ode45函数,求解出大摆角下的单摆的运动方程及其运动规律,为单摆实验中大摆角问题的讲解提供了较好的教学辅助手段。     

关于单摆的振动周期和频率的讨论

本文对单摆定律的适用条件展开了讨论．文中讨论了在摆角θ＞５°的情况下，单摆周期公式的一般表达式，分析了单摆的振幅对周期和频率的影响．     

基于视频图像处理的单摆振动特性研究

针对目前单摆振动特性研究方法的不足,基于视频图像处理技术,提出了一种实验测量与数值计算相结合的方法来研究单摆的振动特性。该方法能计算出单摆摆长、位移、周期和最大摆角。绘制了单摆在几种任意摆角运动下的位移时间曲线,分析讨论了单摆周期随摆角的变化规律。与传统研究方法相比,该方法简单直观且计算精度高。     

单摆振动周期随摆角变化实验之讨论

本文就如何选择恰当的计时仪器来测量单摆振动周期随摆角变化的问题进行了讨论。主要说明要根据具体的实验装置和具体的实验内容合理地选择仪器的灵敏度。     

利用单摆测重力加速度时的最大摆角的再讨论

根据误差传递理论和误差合成方法确定了单摆测重力加速度时的最大摆角．     

偏摆对单摆振动周期的影响

偏摆对单摆振动周期的影响莫克威（长沙交通学院４１００７６）用单摆测量重力加速度的实验中，因为采用电子计时仪器，对周期测量的精度有较大提高．但是由于各种因素的影响，单摆的摆动平面或多或少地会偏离竖直平面，俗说“偏摆”，这种干扰对单摆运动周期会造成多大影...     

单摆振动周期计算中的一个问题

单摆当摆角0<5°时,其振动周期T=2π,其中g为摆所在位置地球表面附近处的重力加速度,因为对地球而言,表面各处重力加速度值变化不大可近似为常量即g=9.8m／s2,故常说单摆的周期只取决于单摆自身的性质,但是应当指出的是,只有当单摆的悬挂点相对地球静止时,上述结论才是正确的.如果出现较为复杂的情形,则上式中的g就不再是重力加速度g,而应理解为"表观重力加速度     

单摆周期的数值计算

本文从理论上分析了单摆周期随角振幅变化的规律，并给出了数值计算结果     

单摆非线性特征的研究

通过实验精准地测量了大摆角情况下单摆的摆角与周期,同时利用Matlab软件,求解了非线性的单摆动力学方程.理论模拟与实验测量的结果进行对比分析,证明了大摆角单摆具有典型的非线性特征.     

单摆周期的系统误差分析

文章逐个分析计算了单摆的摆角、摆球的自转、摆线质量、空气浮力以及空气阻力对于单摆周期的影响,以1 m长5°小幅单摆为例,得到这5种因素带来的系统相对误差分别为+0.45‰、+0.02‰、-0.45‰、+0.07‰、-0.14‰,合计仅为-0.05‰,即这5种误差因素几乎相互抵消,小幅单摆实验在理论上的系统误差极小.文章给出了较为详细的推理、计算和分析过程,尤其空气阻力矩的推理过程以及图、表等,意在提供较为完整和准确的认识.文末,针对人们在空气阻力认识上可能存在的某些不足,文章给出了几点必要的说明.     

单摆周期的数值计算

本文从理论上分析了单摆周期随角振幅变化的规律,并给出了数值计算结果。     

一个单摆周期近似公式

利用“局部常化”方法给出了一个精度较高的单摆周期公式.摆角在0°到90°范围内,其计算结果可以代替查椭圆积分表.     

基于不确定度理论的大摆角单摆平均“周期”测量的最佳累计次数研究

由于空气阻尼的作用,测量大摆角单摆“周期”时,测量累计次数增加造成平均“周期”不断减小,在无阻尼实验设定下,系统误差随之增大而随机误差却因此减小.基于弱阻尼大摆角单摆的运动方程与“周期”计算公式,通过数值计算不同摆长与摆角下使不确定度最小的最佳累计摆动次数,发现如果进行单次测量,采用秒表测量时最佳累计摆动次数往往需要大于20次,采用光电门测量时,在不同的摆长和摆角下,测量次数往往也不止1次;而如果采用多次测量,则可以显著减小每次测量所需要的最佳累计摆动次数.采用计算所得最佳摆动次数测量可以将周期测量的不确定度减小到A类不确定度的√2倍.     

用线性插值法求单摆运动周期的近似解

利用线性插值的方法,提出了一个任意摆角条件下的单摆运动周期的近似公式.并利用Mathematica软件将该公式与精确解进行了比较,还与其他近似公式进行了对比.结果表明,该公式的近似程度相当好.     

用单摆测重力加速度的改进

1 实验概况 由单摆振动周期公式可得,所在地重力加速度由公式 实验中单摆不可能完全符合单摆模型的要求.为了减小各种不符合因素对单摆周期的影响,常规的学生实验总要求轻质细绳的长度超过1m.球形重物(摆球)直径小于1cm,摆角小于5°.     

单摆的振动图像演示装置

用电火花计时器作单摆的高压电源,使单摆的针尖和铜片间产生火花放电,并且在单放机带动而做匀速直线运动的纸带上产生放电点迹,形成单摆的振动图像.根据振动图像探究单摆的振动周期与振幅、摆长和摆的质量是否有关.