关于变摆长的单摆运动与相关的铅直运动的耦合

研究了一个变摆长单摆运动的例子,在平面极坐标系下给出了描述该运动的二阶微分方程组.采用微分方程高精度数值解法得到了随时间变化的摆角、摆长、摆长变化率以及运动轨迹的数值精确解.在小摆角近似下,采用迭代方法推导出摆角、摆角变化率的一级近似解析表达式和摆长、摆长变化率的二级近似解析表达式.由解析表达式得到的数值结果与数值精确解相比较,二者在前几个摆动周期内相吻合.     

三线摆运动周期的讨论

简明地导出了非角谐振动时三线摆运动周期的近似公式,并讨论了实验中应用该公式的一个容易控制的近似条件。     

也谈摆角三线扭摆周期的影响

分析了摆角和悬盘升高量对三线扭摆周期的影响，得出结论：当悬盘长高量不大时，暨使摆角较大，扭摆的周期也没有明显变化。     

物理摆系统大摆角运动的阻尼研究

本文从理论和实验探究了物理摆在大摆角情况下的非线性动力过程,考虑摩擦阻力和空气阻力的影响,研究了不同初始摆角和不同配重的物理摆的摆角和机械能随时间的衰减过程,对比数值模拟结果,给出了本物理摆系统转轴的摩擦系数为0.025,空气阻力系数为0.68.研究结果将为轴承或铰链等类物理摆结构的动力学建模问题提供参考.     

三维弹簧摆的内共振特性分析

通过理论推导和MATLAB数值计算分析了三维弹簧摆的内共振特性,发现在一定条件下,三维弹簧摆在水平面内投影的运动可以近似为不断偏转的线段.通过分析三维弹簧摆在水平面内投影运动的极角,发现其在一段时间内在某一定值附近变化不大;在微振动情形下,极角的变化值与初始条件的变化满足线性关系.     

也谈摆角对三线扭摆周期的影响

分析了摆角和悬盘升高量对三线扭摆周期的影响． 得出结论： 当悬盘升高量不大时, 既使摆角较大,扭摆的周期也没有明显变化．     

用改进KBM法研究三线扭摆周期

以ＫＢＭ法为基础,引进谐波平衡观点来研究摆角对三线扭摆周期的影响,通过计算不同摆角下Ｔ／Ｔ０值表明,运用该法所得周期与实测值更接近。     

弹簧摆运动的研究

由初值用差分递推方法模拟弹簧摆的运动,把小球的运动分为横向和径向两个方向,经过研究得出:初始摆角的增大会影响径向的周期运动规律,而劲度系数的变化会影响横向的周期运动规律,大的劲度系数也会对径向周期振动的幅度造成起伏,选择小的摆角和合适的劲度系数可以近似地使小球在横向和径向两个方向上都作周期性运动,且两个方向上运动的耦合影响都很小.     

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。     

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.     

秋千参数自激振动的数学模型与数值模拟

将秋千视为变长度单摆,基于归一化高斯函数构造了摆球相对摆杆的速度表达式.在此基础上建立了秋千的非线性动力学微分方程,并据此数学模型对秋千运动进行了数值模拟,得到了秋千的运动规律和功能转化的机制.     

秋千非线性参变共振的分析

将秋千视为可变长度单摆，导出了秋千振荡的非线性动力学微分方程，并求出了其近似解的表达式，给出了秋千参变自激共振的物理图像。     

用动能定理讨论三线摆的扭转振动

建立了摆的动力学方程,导出了动能定理的微分表达式和积分表达式,用MATLAB软件编程画出了转动动能、平动动能与角坐标间的关系曲线,分析了平动动能对振动周期的影响。     

三线摆实验现象的分析

本文从理论和实验上分别研究了三线摆在大角度摆动下的周期与角度的关系,设计制作了仪器摆动角度测量装置。实验发现了三线摆摆动过程中的平动,在实验条件下,发现平动周期约是摆动周期的5倍。我们还研究了三线摆阻尼的实验情况,推导出了在有阻尼的情况下摆动周期的公式。     

单摆的角振幅与其周期的关系

当角振幅的变化范围为0到π时,讨论了单摆的角振幅与其周期的关系,从而对单摆的运动有了一个完整的认识;同时得到了一些重要的结论。     

用微元法推导无阻尼单摆运动任意角度下的周期公式

对单摆运动进行了讨论。通过对单摆进行能量分析,得出了单摆角频率与角度的关系式,然后运用微元法,推导出了单摆的理论周期公式。计算结果表明,所得到的单摆运动周期的理论公式与展开公式符合得很好。     

激光单摆演示仪的研制与应用

设计的激光单摆演示仪是利用霍尔传感器测量摆球的摆动周期,通过演示仪底盘上的小型激光器可观测摆动面的偏转,将计时、计数、测角等功能合为一体,有效摆动时间内能够分辨出地球的自转现象.     

弹簧摆在匀强磁场中的运动分析

针对带有电荷的弹簧摆施加在竖直方向的匀强磁场的背景下,通过牛顿力学的方法得到了其运动学方程,从而发现其摆动平面在不停的进行旋转.同时按照初始条件的不同,将其在水平方向上的运动学方程化简为不同的曲线方程,进而得到了其运动的轨迹特征.     

摆球运动的仿真设计

物体的摆动是自然界最基本的运动形式之一,同时也是力学课程中的基础内容之一.在牛顿力学与拉格朗日力学原理指导下本文利用数学软件Maple强大的计算与图形制作功能对大角度单摆、双摆、有阻力情况下的傅科摆运动问题进行了分析计算,并制作其运动的仿真动画,以精确、生动、形象的动画反映摆球运动的物理规律,实现了可视化教学的目的.