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问个关于单摆的问题

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Turkish Cats 发表于 2006-5-26 22:26 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国–浙江–温州–苍南县 电信
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voyagerbb 发表于 2006-5-26 22:35 | 显示全部楼层 来自: 中国–北京–北京 中国科学院研究生院
没看懂,从图上看,没有在一条线上啊,在两条线上,而且也不等长啊
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nngs 发表于 2006-5-27 04:52 | 显示全部楼层 来自: 美国 乔治亚州立大学

Re: 问个关于单摆的问题

[quote:8492a5ff79="voyagerbb"]没看懂,从图上看,没有在一条线上啊,在两条线上,而且也不等长啊[/quote]

不只两条线,我看到了三条线。试图猜测题的本意,但楼主给的信息太模糊,放弃了
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 楼主| Turkish Cats 发表于 2006-5-27 10:32 | 显示全部楼层 来自: 中国–浙江–温州–苍南县 电信
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voyagerbb 发表于 2006-5-27 12:07 | 显示全部楼层 来自: 中国–北京–北京 中国科学院研究生院
那两个摆也不等长啊,还有,如果先让M摆起来,为什么过一段时间m也会摆起来呢?
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 楼主| Turkish Cats 发表于 2006-5-27 12:42 | 显示全部楼层 来自: 中国–浙江–温州–苍南县 电信
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Argo Navis 发表于 2006-5-27 13:12 | 显示全部楼层 来自: 中国–北京–北京 教育网/北京师范大学
要是把水平的那个线当作刚性杆,那就完了,肯定动不起来
只能当弹性体或振动的弦,不过这样问题就比较复杂了

我猜测这个问题可以这样近似,引入两个摆的摆角x_1 x_2作广义坐标,体系的拉格朗日函数用两个没有耦合的摆加上一项k(x_2-x_1)^2近似。不过这只是一个猜测,我还没解
不过中学的题目有这么复杂吗?
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Argo Navis 发表于 2006-5-27 13:32 | 显示全部楼层 来自: 中国–北京–北京 教育网/北京师范大学
哦,我想了一下,也许这样说会比较符合中学物理老师的意思:


经过很长时间,这个体系达到“稳定”(姑且不管是怎样达到的)。这就是说,上面那根杆或者弦中的振动也是稳定的,其振幅、频率、振动的取向都不变了。这就是说,现在这个体系,可以看作是一个稳定的周期性策动力(就是杆/弦中那个振动)驱动两个独立的单摆达到稳态后的效果。既然是同一个力,这个力又是比较“爽”的那种(振幅不会忽大忽小,相位不会乱跳),被它驱动的摆有只有质量M不同,那你说哪个摆振幅大?

当然这只是为了寻找物理意义而作的一种解释,真实情况还要通过计算来检验这种解释到底和实际偏差多少
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 楼主| Turkish Cats 发表于 2006-5-27 14:53 | 显示全部楼层 来自: 中国–浙江–温州–苍南县 电信
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 楼主| Turkish Cats 发表于 2006-5-27 14:57 | 显示全部楼层 来自: 中国–浙江–温州–苍南县 电信
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voyagerbb 发表于 2006-5-27 18:47 | 显示全部楼层 来自: 中国–北京–北京 中国科学院研究生院
那么这个题目考的是中学里的哪个知识点呢?
机械能守恒?那这样也太误导人了吧。
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 楼主| Turkish Cats 发表于 2006-5-27 20:59 | 显示全部楼层 来自: 中国–浙江–温州–苍南县 电信
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 楼主| Turkish Cats 发表于 2006-5-27 22:17 | 显示全部楼层 来自: 中国–浙江–温州–苍南县 电信
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119 发表于 2006-5-27 22:58 | 显示全部楼层 来自: 中国–四川–宜宾 电信
郁闷 把图撤了 误导呀
由于一个屁的能量 让我茅塞顿开
Mm在同一细线上 不管是怎样连接的 反正这个连接体系统是这样了:M先摆带动m 最后摆长相等 假设这个过程机械能不损失 根据动能定理 W=1/2 mv^2 =mgh  高度下降和上升是相等的 最终达到平衡位置*振动* 所以动能增量EM>Em Mm初动能都是0 Em>EM 振幅Lm>LM 这个其实就是振幅d决定能量大小
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119 发表于 2006-5-27 22:58 | 显示全部楼层 来自: 中国–四川–宜宾 电信
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Argo Navis 发表于 2006-5-27 23:40 | 显示全部楼层 来自: 中国–北京–北京 教育网/北京师范大学
[quote:706944c949="Turkish Cats"]被它驱动的摆有只有质量M不同,那你说哪个摆振幅大?

(...m 大,为什么,还是不知道)


----------------------------------------------------------------------------------

[/quote]


这个事情要详细解又要借助于数学,但是你可以去这样想,用同一个驱动力去驱动大本钟的摆槌和一个等值摆长相同的、质量为1kg的棒子,哪个的最大加速度大?哪个振幅大?
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 楼主| Turkish Cats 发表于 2006-5-28 10:41 | 显示全部楼层 来自: 中国–浙江–温州–苍南县 电信
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Argo Navis 发表于 2006-5-28 12:01 | 显示全部楼层 来自: 中国–北京–北京 联通
看来我现在的思维方式已经不适合解释这样的问题了

请注意,这个问题绝对不是“单摆”那么简单的(注意我说的是“等值摆长”),我也不是在分析运动过程,而是只专注于效果。

为什么同一个力驱动惯性大的摆,振幅会较小,这个可能用中学知识不那么容易解释清;不过我可以肯定,这里既然满足小摆角(线性)、稳定的正弦驱动力、摆长相等,这个结论是成立的。

用能量解释?我倒是觉得这个可以用动量解释。拴住绳子的地方受力是周期的,对时间一积累会抵消,那么用内部动量的传递来解释不也很好?
我现在一想到能量就会往拉格朗日函数那里想
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 楼主| Turkish Cats 发表于 2006-5-28 22:21 | 显示全部楼层 来自: 中国–浙江–温州–苍南县 电信
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Argo Navis 发表于 2006-5-28 22:41 | 显示全部楼层 来自: 中国–北京–北京–丰台区 联通
难怪你那么看重摆呢

不要怕,复摆和单摆的运动方程结构完全相同,只要你把复摆当刚体。这就是我为什么举大本钟的例子(你完全可以把它的摆槌当作刚体),只要用“等值摆长”替换“摆长”。而且注意一个用词上的问题:有驱动力、有阻尼、有和其他摆耦合时,就不要用“单摆”这个词。

再给你点提示:不要老想从重力中挖掘信息,在这个问题中,关键在重力以外的力,具体说,所有的trick都在杆子上。
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