题目内容
如图所示为一单摆的共振曲线。求:(近似认为
)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241337010373127.jpg)
(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?
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824133700990663.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241337010373127.jpg)
(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:
。
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824133701162754.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824133701209452.png)
(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
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824133701287297.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241337013181201.png)
由余弦定理求得:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241337013491102.png)
从而最大速度为:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241337013961162.png)
(3)最低点,拉力与重力的合力提供向心力:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824133701443845.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824133701505720.png)
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
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