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[物理百科] 单摆公式的推导过程

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M = - m * g * l * Sin x.

其中m为质量,g是重力加速度,l是摆长,x是摆角。

我们希望得到摆角x的关于时间的函数,来描述单摆运动。由力矩与角加速度的关系不难得到

M = J * β。

其中J = m * l^2是单摆的转动惯量,β = x''(摆角关于时间的2阶导数)是角加速度。

于是化简得到

x'' * l = - g * Sin x.

我们对上式适当地选择比例系数,就可以把常数l与g约去,再移项就得到化简了的运动方程

x'' + Sin x = 0.

因为单摆的运动方程(微分方程)是

x'' + Sin x = 0…………(1)

而标准的简谐振动(如弹簧振子)则是

x'' + x = 0………………(2)

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