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  • 1 # 老王眼中的娛樂

    自己網上找了一下都是要用微積分推導的,自己算了半天終於搞定,沒有用到一點超綱內容,分享下!

    由簡諧運動定義得F=-kx

    由於計算週期,只需考慮最大位移處,即振幅,是標量(下同),得

    F=kA

    根據向心力公式F=mω^2r

    由於此時半徑為振幅,則F=mω^2A

    代入定義式為kA=mω^2A

    兩邊約去A,得k=mω^2

    對此式變形ω^2=k/m

    1/ω^2=m/k 1/ω=√(m/k)

    透過對角速度公式ω=2π/T變形得

    T=2π(1/ω)

    代入前面計算的式子得T=2π√(m/k)

    注意這個就是一般的簡諧運動求週期公式,只是不教罷了,下面推出單擺公式

    老師上課說過,當擺角很小時可近似得出

    sinθ=F/mg=x/l

    變形得F=mgx/l

    參照簡諧運動定義式F=kx,一一對應

    得k=mg/l

    將k代入前面算出的一般簡諧運動週期公式T=2π√(m/k)

    得T=2π√(m/(mg/l))

    約去m,化簡得T=2π√(l/g)

    這就是單擺公式的推導

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