範例:單擺與力學能守恆[93學測] – Physics e-learning
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範例:單擺與力學能守恆[93學測]
單擺長久以來就被用來作為計時之用。
單擺擺動時,擺錘會受重力(mg)及擺繩張力(T)影響。
當單擺作小角度擺動時,sinθ約等於θ。
此時,我們可以將重力分解成相互垂直的兩個分力,其中一分力(大小為mgcosθ)和繩張力方向相反,另一分力(大小為mgsinθ),則與繩張力方向垂直,可推動擺錘向θ=0的平衡位置運動。
若不考慮擺繩的質量以及空氣阻力與摩擦力,則單擺的擺動週期近似於 ,其中L為擺長,g為重力加速度,m為擺錘的質量。
根據圖15,當一單擺作小角度週期性擺動時,下列有關敘述中哪一項是正確的?(A)因為擺錘會回到原來的高度,所以重力對擺錘不作功(B)依據牛頓第二定律(F=ma),擺錘愈重,則單擺擺動的週期愈長(C)因為繩張力的方向與擺錘的運動方向垂直,所以繩張力對擺錘不作功(D)因為擺錘的動能恆等於擺錘的位能,所以擺錘的力學能不變 [93學測]
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By張慶堂
–2015年01月29日
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