地看做沿这条直线作用,这时可以证明.
可见,在偏角很小的情况下,单摆振动时回复力跟位移成正比而方向相反,是简谐运动.
3.单摆的周期公式
荷兰物理学家惠更斯发现在偏角很小的情况下,单摆的周期跟摆长的平方根成正比,跟重力加速度的平方根成反比,而跟摆球的质量和振幅无关,即
式中为悬点到摆球球心间的距离,为当地的重力加速度.
(1)单摆的等时性:往振幅较小时,单摆的周期与单摆的振幅尤天,单摆的这种性质叫单摆的等时性.
(2)单摆的周期公式:由简谐运动的周期公式
,
对于单摆
,
所以
.
周期为的单摆,叫做秒摆,由周期公式
得秒摆的摆长
.
要点五、单摆的应用
1.单摆的应用
(1)计时器:利用单摆周期与振幅无关的等时性,制成计时仪器,如摆钟等.由单摆周期公式知道,调节单摆摆长即可调节钟表快慢.
(2)测定重力加速度:把单摆周期公式变形,得.由此可知,只要测出单摆的摆长和振动周期,就可以测出当地的重力加速度。
2.如何理解单摆的周期公式
(1)等效摆长:摆长是指摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离,而不是一定为摆线的长.如图中,摆球可视为质点,各段绳长均为,甲、乙摆球做垂直纸面的小角度摆动,丙摆球在纸面内做小角