Простой маятник против сложного маятника
Маятники - это тип объектов, которые демонстрируют периодические колебательные движения. Простой маятник - это основная форма маятника, с которым мы более знакомы, тогда как составной маятник - это расширенная форма простого маятника. Оба эти устройства очень важны для понимания таких областей, как классическая механика, волны и вибрации и других смежных областей физики. В этой статье мы собираемся обсудить, что такое простой маятник и составной маятник, их действие, математические формулы, описывающие движение простого маятника и составного маятника, их применение, сходство между простым маятником и составным маятником, а также наконец, различие между простым маятником и составным маятником.
Простой маятник
Простой маятник состоит из оси, струны и груза. Для простоты расчетов струна считается неупругой и имеет нулевую массу, а вязкость воздуха на массе пренебрежимо мала. Струна вращается, и масса подвешена на струне, так что она может свободно колебаться. На массу действуют только силы гравитации и натяжения струны. Говорят, что движение простого маятника при очень малых углах имеет форму простых гармонических колебаний. Простое гармоническое движение определяется как движение, имеющее вид a=– (ω^2) x, где «a» - ускорение, а «x» - смещение от точки равновесия. Член ω является константой. Простое гармоническое движение требует восстанавливающей силы. В этом случае возвращающей силой является консервативное силовое поле гравитации. Полная механическая энергия системы сохраняется. Период колебаний определяется выражением где l - длина струны, а g - ускорение свободного падения. Если присутствует вязкость или любая другая демпфирующая сила, система идентифицируется как затухающая осцилляция.
Составной маятник
Составной маятник, также известный как физический маятник, является расширением простого маятника. Физический маятник - это любое твердое тело, которое вращается так, что может свободно колебаться. Составной маятник имеет точку, называемую центром колебаний. Он расположен на расстоянии L от оси вращения, где L определяется как L=I/mR; здесь m - масса маятника, I - момент инерции относительно оси вращения, а R - расстояние до центра масс от оси вращения. Период колебаний физического маятника определяется как T=L и известен как длина вращения.
В чем разница между простыми и составными маятниками?
• Период и, следовательно, частота простого маятника зависят только от длины струны и ускорения свободного падения. Период и частота составного маятника зависят от длины вращения, момента инерции и массы маятника, а также от ускорения свободного падения.
• Физический маятник - это реальная жизнь простого маятника.
