1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الفيزياء

علماء الفيزياء

الفيزياء الكلاسيكية

الميكانيك

الديناميكا الحرارية

الكهربائية والمغناطيسية

الكهربائية

المغناطيسية

الكهرومغناطيسية

علم البصريات

تاريخ علم البصريات

الضوء

مواضيع عامة في علم البصريات

الصوت

الفيزياء الحديثة

النظرية النسبية

النظرية النسبية الخاصة

النظرية النسبية العامة

مواضيع عامة في النظرية النسبية

ميكانيكا الكم

الفيزياء الذرية

الفيزياء الجزيئية

الفيزياء النووية

مواضيع عامة في الفيزياء النووية

النشاط الاشعاعي

فيزياء الحالة الصلبة

الموصلات

أشباه الموصلات

العوازل

مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة

فيزياء الجوامد

الليزر

أنواع الليزر

بعض تطبيقات الليزر

مواضيع عامة في الليزر

علم الفلك

تاريخ وعلماء علم الفلك

الثقوب السوداء

المجموعة الشمسية

الشمس

كوكب عطارد

كوكب الزهرة

كوكب الأرض

كوكب المريخ

كوكب المشتري

كوكب زحل

كوكب أورانوس

كوكب نبتون

كوكب بلوتو

القمر

كواكب ومواضيع اخرى

مواضيع عامة في علم الفلك

النجوم

البلازما

الألكترونيات

خواص المادة

الطاقة البديلة

الطاقة الشمسية

مواضيع عامة في الطاقة البديلة

المد والجزر

فيزياء الجسيمات

الفيزياء والعلوم الأخرى

الفيزياء الكيميائية

الفيزياء الرياضية

الفيزياء الحيوية

الفيزياء العامة

مواضيع عامة في الفيزياء

تجارب فيزيائية

مصطلحات وتعاريف فيزيائية

وحدات القياس الفيزيائية

طرائف الفيزياء

مواضيع اخرى

علم الفيزياء : الفيزياء الكلاسيكية : الميكانيك :

The Simple Pendulum

المؤلف:  Professor John W. Norbury

المصدر:  ELEMENTARY MECHANICS & THERMODYNAMICS

الجزء والصفحة:  p 183

30-12-2016

3429

The Simple Pendulum

A pendulum is a very important type of oscillating motion and a very important clock (e.g. ''Grandfather Clock"). Let's analyze the forces and show that the period is independent of amplitude.

Example Prove that the period of a pendulum undergoing small oscillations is given by  where L is the length of the pendulum.

Solution we have

where we take the x direction to be perpendicular to the string. Thus

where α is the angular acceleration  . Now for small oscillations, sin θθ, so that

Now compare this to our spring equation which was

which had period  . Thus for the pendulum we must have

Example Prove that the period of oscillation is , where I is the rotational inertia, m is the total mass and h is the distance from the rotation axis to the center of mass.  Assume small oscillations.

Solution The torque is

where the minus sign indicates that when θ increases the torque acts in the opposite direction. For small oscillations sin θθ giving

 

Substitute into Newton's second law

 

gives

 

Now compare this to our spring equation which was

 

which had period . Thus for the physical pendulum we must have

 

 

FIGURE 1.1 Block sliding on frictionless surface with various spring combinations.

Example Two springs, with spring constants k1 and k2, are connected in parallel to a mass m sliding on a frictionless surface, as shown in Fig. 1.1a. What is the effective spring constant K? (i.e. If the two springs were replaced by a single spring with constant K, what is K in terms of k1 and k2?) Assume both springs have zero mass.

Solution If m moves by an amount x then it feels two forces -k1x and -k2x, giving

 

giving

 

Example The two springs of the previous example are connected in series, as shown in Fig. 1.1b. What is the effective spring constant K ?

Solution If spring 1 moves a distance x1 and spring 2 moves a distance x2 then the mass moves a distance x1 + x2. The force the mass feels is

  

Now consider the motion of the mass plus spring 2 system. The force it feels is

 

but we must have F = f because ma is same for mass m and mass plus spring 2 system because spring 2 has zero mass. Thus

 

but

 

(the ratio of stretching  is inversely proportional to spring strength.) Thus   giving

 

or

 

Example The two springs of the previous example are connected as shown in Fig.1.1c. What is the effective spring constant K ?

Solution If spring 1 is compressed by x then spring 2 is stretched by -x. Thus

 

giving

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي