Простой маятник против составного маятника
Маятники - это объекты, которые демонстрируют периодические колебательные движения. Простой маятник - это основная форма маятника, с которой 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, а также других связанных областей физики. В этой статье мы собираемся обсудить, что такое простой маятник и составной маятник, их работу, математические формулы, описывающие движение простого маятника и составного маятника, приложения этих двух, сходство между простым маятником и составным маятником и наконец, разница между простым маятником и составным маятником.
Простой маятник
Простой маятник состоит из оси, веревки и массы. Для простоты расчетов струна считается неупругой и имеет нулевую массу, а вязкость воздуха относительно массы пренебрежимо мала. Струна поворачивается, и груз подвешивается на струне, так что она может свободно колебаться. Единственные силы, которые действуют на массу, - это сила тяжести и натяжение струны. Говорят, что движение простого маятника для очень малых углов происходит в форме простых гармонических колебаний. Простое гармоническое движение определяется как движение, имеющее форму a = - (ω ^ 2) x, где «a» - ускорение, а «x» - смещение от точки равновесия. Член ω - постоянная величина. Простое гармоническое движение требует возвращающей силы. В этом случае восстанавливающая сила - это 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 затухающие колебания.
Составной маятник
Сложный маятник, также известный как физический маятник, является продолжением простого маятника. Физический маятник - это любое твердое тело, которое поворачивается так, что оно может свободно колебаться. Сложный маятник имеет точку, называемую центром колебаний. Он расположен на расстоянии L от оси поворота, где L определяется как L = I / mR; здесь m - масса маятника, I - момент инерции относительно оси поворота, а R - расстояние до центра масс от оси. Период колебаний физического маятника определяется выражением T = L и известен как длина вращения.
В чем разница между простым и сложным маятником?
• Период и, следовательно, частота простого маятника зависит только от длины струны и гравитационного ускорения. Период и частота составного маятника зависят от длины вращения, момента инерции и массы маятника, а также от ускорения свободного падения.
• Физический маятник - это реальный сценарий простого маятника.
