Wahadlo matematyczne, Studia, pomoc studialna, Fizyka- sprawozdania


Wahadło matematyczne

Olejnik Adam

Szymanek Janusz

Ciapała Tomasz

Wahadłem matematycznym nazywamy punkt materialny zawieszony na nieważkiej i nierozciągliwej nici, umieszczony w polu siły ciężkości. Układ taki nie istnieje w rzeczywistości , ale przybliżonym modelem wahadła matematycznego może być ciężkie ciało (metalowa kulka) zawieszona na lekkiej nici, której długość jest znacznie większa od wymiarów tego ciała.

Jeżeli wahadło matematyczne o długości l wychylimy z położenia równowagi o kąt α , a następnie puścimy je , to będzie ono wahać się pod wpływem składowej Qs własnego ciężaru.

Qs= Q sin α = m.g sin α .

Korzystając z drugiej zasady dynamiki Newtona oraz tego, że przyśpieszenie jest drugą pochodną drogi s względem czasu , możemy zapisać równanie ruchu dla wahadła w postaci:

Ponieważ s= α l , to powyższe równanie można zapisać:

lub inaczej:

Okres wahań wahadła opisuje wtedy wzór:

gdzie α0 - maksymalne wychylenie (amplituda kątowa ).

Dla małych wychyleń (przyjmuje się że małe wychylenie to wychylenie do 7 0) sin α α.

Równanie ruchu przyjmuje postać równania harmonicznego

a wzór na okres wahań wahadła matematycznego upraszcza się do wzoru:

Oznacza to , że dla małych wychyleń okres wahań nie zależy od amplitudy.

Celem ćwiczenia było sprawdzenie przybliżonego wzoru na okres wahań wahadła dla małych wychyleń.



Wyszukiwarka