大学物理 ›› 2021, Vol. 40 ›› Issue (8): 66-.doi: 10.16854 / j.cnki.1000-0712. 200536

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弹性支撑杆下变悬点单摆运动的研究

周 颖,田蓬勃,李 涛,刘瑞丰,刘 萍,方爱平,王小力   

  1. 1.西安交通大学 电气工程学院,陕西 西安 710049; 2. 西安交通大学 物理学院,陕西 西安 710049
  • 收稿日期:2020-12-14 修回日期:2021-03-01 出版日期:2021-08-20 发布日期:2021-08-30
  • 通讯作者: 方爱平,E-mail: apfang@ xjtu.edu.cn
  • 作者简介:周颖( 1999—) ,女,四川达州人,西安交通大学电气工程学院 2017 级本科生,主要研究方向为脉冲功率与等离子体.
  • 基金资助:
    教育部高等学校教学研究项目( DJZW201911xb) ; 西安交通大学本科教学改革研究基础课专项( 1802Z- 04) ; 西安交通大学本科教学改革研究项目(

    17ZX025,1803Z) 资助

Research on single pendulum motion of variable point under the elastic support rod

ZHOU Ying¹,TIAN Peng-bo²,LI Tao²,LIU Rui-feng²,FANG Ai-ping²,WANG Xiao-li²   

  1. 1. School of Electrical Engineering,Xi’an Jiaotong University,Xi’an,Shaanxi 710049,China; 2. School of Physics,Xi’an Jiaotong University,Xi’an,Shaanxi 710049,China
  • Received:2020-12-14 Revised:2021-03-01 Online:2021-08-20 Published:2021-08-30

摘要: 为研究支撑杆为弹性杆时单摆的轴向振荡和切向振荡相互转化这一现象,本文提出基于保守系拉格朗日方程的理论与实验探究方法.分析摆球在不同初始释放角,不同摆线长度以及不同杨氏模量的支撑杆的条件下,在两个垂直方向上振荡的转化时间,以及摆球轨迹和分位移的改变情况.理论与实验结果表明初始释放角越大,转化时间越短; 摆长越短,转化时间越短; 支撑杆杨氏模量越小,转化时间越短.实验数据与理论结果吻合良好,从理论上很好地解释了实验现象.

关键词: 理论力学, 拉格朗日方程, 进动, 弹性杆

Abstract: In order to study the mutual transformation of the axial and tangential oscillations for

a simple pen- dulum when the support rod is an elastic rod,we propose a theoretical and

experimental method based on the con- servative Lagrangian equation and analyze the transformation

time of the pendulum ball oscillating in two vertical di- rections under the conditions of

different initial release angles,cycloid lengths and Young’s modulus support rods, and their

influences on trajectory and sub-displacement of the ball. Both theoretical and experimental

results show that larger initial release angle,shorter pendulum length and smaller Young’s

modulus of the support rod will make the transformation shorter. The experimental result is in

good agreement with the theory,and the theory can explain the experimental phenomenon well.

Key words: theoretical mechanics, Lagrange equation, precession, elastic rod