Теория метода и описание установки. Математическим маятникомназывается материальная точка, подвешенная на нерастяжимой невесомой нити, совершающая колебания под действием силы тяжести в одной
Математическим маятникомназывается материальная точка, подвешенная на нерастяжимой невесомой нити, совершающая колебания под действием силы тяжести в одной вертикальной плоскости.
Таким маятником можно считать тяжелый шарик, подвешенный на тонкой нити, длина которой намного больше размеров шарика.
На маятник действуют две силы: сила тяжести
и натяжение нити . В положении равновесия эти
силы уравновешивают друг друга. Если маятник
отклонить от положения равновесия на угол , то
составляющая силы тяжести
уравновесится натяжением нити Т, другая же
составляющая , перпендикулярная к
нити, стремится вернуть маятник в положение
равновесия. При малых углах , тогда
можно записать, что
, (1)
где х – смещение маятника от положения равновесия.
Таким образом, возвращающая сила пропорциональна смещению , и маятник при малых углах отклонения совершает гармонические колебания.
Возвращающая сила подобна упругой силе и ее называют квазиупругой силой.
С другой стороны, силу можно выразить по второму закону Ньютона:
(2)
Решая совместно уравнения (1) и (2) получим:
или (3)
Из рисунка следует, что , тогда (4)
Подставив выражение (4) в (3), получим
Дата добавления: 2015-06-12; просмотров: 644;