题目内容
如图所示为一单摆的共振曲线。求:(近似认为)
(1)该单摆的摆长约为多少?
(2)共振时摆球的最大速度大小是多少?
(3)若摆球的质量为50g,则摆线的最大拉力是多少?
(1)该单摆的摆长约为多少?
(2)共振时摆球的最大速度大小是多少?
(3)若摆球的质量为50g,则摆线的最大拉力是多少?
(1)1m;(2)0.25m/s;(3)0.496N。
(1)由共振曲线可知,单摆的固有频率为0.5Hz,固有周期为2s;从而由,得:。
(2)由图像可知,共振时,振幅为A=8cm,设单摆偏离竖直方向的最大偏角为,则当摆球摆到最低点时,速度最大,由机械能守恒(或动能定理)有:;
由余弦定理求得:;
从而最大速度为:。
(3)最低点,拉力与重力的合力提供向心力:;得:。
(2)由图像可知,共振时,振幅为A=8cm,设单摆偏离竖直方向的最大偏角为,则当摆球摆到最低点时,速度最大,由机械能守恒(或动能定理)有:;
由余弦定理求得:;
从而最大速度为:。
(3)最低点,拉力与重力的合力提供向心力:;得:。
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