单摆实验模拟

探索简谐运动与物理原理

当前角度

0.00°

实验参数

0.5 2.0 3.0
5 30 80
0.1 1.0 5.0
5.0 9.8 15.0

实时数据

周期
2.84 s
最大速度
2.38 m/s
当前位置
0.00 m
当前速度
0.00 m/s

实验观察

通过调节摆球质量，观察周期是否发生变化。可以发现：单摆的周期与摆球质量无关，只与摆长和重力加速度有关。

单摆原理

单摆运动方程

单摆的运动遵循简谐运动规律，其周期公式为：

T = 2π√(L/g)

其中 T 是周期，L 是摆长，g 是重力加速度。

能量转换

单摆运动过程中，势能和动能相互转换：

  • 最高点：势能最大，动能为零
  • 最低点：动能最大，势能最小
  • 总机械能守恒（忽略空气阻力）

应用与意义

单摆是物理学中研究简谐运动的经典模型，广泛应用于：

  • 测量重力加速度
  • 钟表计时机制
  • 地震仪等科学仪器