很多朋友对于单摆（单摆原理）和单摆（单摆原理）不太懂，今天就由小编来为大家分享，希望可以帮助到大家，下面一起来看看吧！
简谐运动之三——单摆
单摆是简谐运动一个非常经典的模型，今天我们就来看一看这个模型，这个模型也是在简谐运动当中考察最多的一个模型。
理想的单摆由一个质点和一个质量不计的细绳（或细杆）组成。绳的一头连接质点，另一头固定不动。我们来对单摆做受力分析。如图 1 ，
令质点质量为m，受重力大小为mg，受绳的拉力大小为T。将重力沿与绳平行的方向和垂直的方向正交分解，分力大小分别为mgcosθ和mgsinθ。由于绳的限制，质点只允许做圆周运动，所以绳的拉力与重力平行绳的分量必然提供质点的向心力。T−mgcosθ=ma(1)对于变速圆周运动，向心加速度仍然可以用a=v²/L，其中L 是绳长即圆的半径。而mgsinθ充当回复力，在θ＜10度的情况下，圆弧可以近似为线段，所以sinθ≈tanθ≈x/L，所以回复力F=mgx/L，即简谐运动定义中的常数k等于mg/L，代入简谐运动的周期公式，我们就可以知道单摆的周期公式T=2π根号下L/g。
综合上面的分析，我们要注意以下三点
一是小球的回复力是由重力的分力再充当，这是一个考点，希望大家注意。
二是单摆的摆长短，周期不一定小。周期公式已经告诉我们，单摆振动的周期不但与摆长有关，而且还与单摆所在处重力加速度有关。那么当把摆长较短的单摆放在加速下降的升降机中时，由于单摆处于失重状态，故单摆振动的周期也可以比放在地面上悬点加速度为零的摆长较长的单摆振动周期大，当单摆处于完全失重状态时，单摆振动周期为无穷大，单摆处于停振状态。
三是单摆摆球处在平衡位置时摆线不一定在竖直方向。单摆摆球的平衡位置处在悬点正下方的条件是摆球悬点的加速度为零或有加速度但加速度在竖直方向，否则摆球的平衡位置就不在摆球悬点的正下方。例如，单摆悬挂在水平方向加速运动的小车中，摆球处在平衡位置时，悬线就不在竖直方向，且小车的加速度越大，摆球在平衡位置时悬线与竖直方向的夹角也越大。
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有趣的单摆，今天让我们一起来探究它的原理吧
在日常生活中，经常看到悬挂起来的物体在竖直平面内作摆动：摆钟、摆锤的摆动，公园里小孩在荡秋千，起重机下货物的晃动，你知道悬挂物体做什么运动吗？摆钟是利用什么原理制作的？学习了“单摆”这节课后，我们就会明白其中的道理了。
实验认知：
压线套、棉线、摆上框、大小钢珠、大方框、长立柱
实验器材：
如图所示安插立柱和框架，将不同大小的球用线绳穿起来。
实验第一步：
分别在挂上一大一小、线距相等的两个球。实验方法是用两只手分别把两个球移到同一个角度后，同时撒手，观察比较两球摆动情况，并做记录。
实验第二步：
在上一个实验基础上，换成两个同样大小的球，把线距变成一长一短（短线的是长线的一半）后，再重复以上的实验动作，仔细观察比较两个球摆动的情况作好记。
实验第三步：
摇摆现象：是由伽利略所发现的一种物理现象。顾名思义是一个左右或者前后摇摆的动态现象。以一个基点或轴点摇摆，也指绕一定轴线在一定角度范围内的往复运动。
实验原理：认识“摇摆现象”
有一天伽利略来到教堂，他看到吊灯不停地来回摆动这引起了伽利略的注意，他被吊灯摆动地节律性吸引住了。尽管吊灯地摆动的幅度越来越小，但每摆动一次的时间似乎时相等的。他想起医学老师讲过，脉搏的跳动是有规律的。于是，他一边按住手腕数脉搏跳动的次数，一边注视着吊灯的摆动。
果然不错，结果证明它最初的假设是正确的。
知识拓展：1
知识拓展：2
罗纳尔多的钟摆过人解决了地球自转疑问？
罗纳尔多钟摆过人
这是罗纳尔多的标志之一“钟摆过人”，为什么我们称之为钟摆呢？见过那种有摆锤的钟吗？下面有个摆锤左右不断晃动，始终保持稳定的频率，而这就是我们常说的单摆原理。
在物理学中，单摆是能够产生往复摆动的一种装置，将无重细杆或不可伸长的细柔绳一端悬于重力场内一定点，另一端固结一个重小球，就构成单摆。若小球只限于铅直平面内摆动，则为平面单摆，若小球摆动不限于铅直平面，则为球面单摆。
图片来源：矩道科技物理3D实验室
单摆运动是在一条直线上不断的来回摆动，除非你给它施加一个外力，改变它的运动轨迹，那么我们设想下，一个最理想的物理环境下，当单摆运动开始后，小球是不是将一直做着来回的直线摆动，按照地平说的观点，我们并没有转动，是太阳和月亮围绕着我们转动，而且地坪说在当时对大部分人来说，都是真理，但是科学是严谨的，不是随口猜测的，从哥白尼创立日心说开始，对于相信地球在自转的科学家来说，他们都急需一个实验来证明这一点，而单摆实验也许就是突破口……
于是，在1851年，物理学家傅科在法国的万神殿公开做了一个实验，他在万神殿的穹顶悬挂了一条67米长的绳索，上面系着一个28公斤重的特殊摆球（球底部带着一根“针”），下面是一个巨大的沙盘，这个沙盘能让针尖划过的痕迹清晰的呈现在观众面前，这就是傅科摆实验，随着时间的推移，沙盘上的划痕在不断的变化，这让一众“日心说”学者似乎找到了寻找已久的答案！
在没有任何外力的情况下，摆球应该是一个平面内一直划直线才对啊，但是它却以一种非常规律的角度转动着，单摆球没变，沙盘没变，那到底变的是什么呢？是地球，因为地球的自转，虽然我们观察者感觉是摆球在旋转，其实是我们观察者和沙盘随着地球自转而旋转，摆球则一直是沿着一条直线在摆动……
上海天文馆的傅科摆
而后来，沙盘被换成了一张被树立着塑料条围绕着的圆盘，而实验也证实了，摆球会随着时间的推移，规律的把一根根塑料条撞到，那么是不是所有的地方做这个实验都一样呢？当然不同。实验位置的不同，实验中摆球把所有塑料条撞倒的时间和旋转方向也不同。
在北半球顺时针，南半球逆时针，纬度越高，摆球旋转的速度就越快，在两极傅科摆与地球同步，约24小时一周（把所有塑料条撞倒），在北京需要37小时左右、广州61小时左右、而赤道上的傅科摆几乎不转动……
而公式：θ°=15°tsinΦ（Φ表示当地地理纬度，t表示偏转所用的时间）就能准确的计算出这个数据，这就是大名鼎鼎的傅科摆公式。
(ˉ▽ˉ；)…
而如果地球是平面的，那么傅科摆又怎么解释呢？难道？
OK，关于单摆（单摆原理）和单摆（单摆原理）的内容到此结束了，希望对大家有所帮助。