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解 如图4-6所示,摆球受摆线张力T与重力mg,前者相对O点力矩为零,故
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图 4-6
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摆球圆运动向心力由T与mg合成,可算得
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故
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图4-6示出了摆球在某一位置时M和L的方向.摆球运动时,M,L随摆球绕圆心O旋转.L的竖直分量L⊥恒定不变,这与M的竖直分量恒为零相符.L的水平分量L∥与M类似,均为水平旋转矢量.
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例2 导出单摆的摆动方程.
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解 单摆的有关参量已在图4-7中给出,设置垂直于图平面朝外的水平z轴,T+mg相对悬挂点O的力矩M仅有z轴分量,可得
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图 4-7
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角动量L也仅有z轴分量,可得
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据Mz=dLz/dt,有-mgl sinθ=ml2d2θ/dt2,或表述成
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这就是单摆的摆动方程.
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摆角θ的最大绝对值θ0称为辐角.若θ0为小角度,sinθ可近似取为θ,单摆摆动方程简化成
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