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力学 · 周期运动
适龄 8-12岁
单摆与钟摆:为什么老钟走得准?
400 年前伽利略盯着教堂吊灯发呆,发现摆来回一次的时间几乎不变。拖长摆、换星球,看看「周期」被什么决定。
🌙 月球(重力小)
🌍 地球
🪐 木星(重力大)
摆长
1.0
米
重力
9.8
m/s²
松开时的角度
30
°
实测周期:
--
理论周期 T = 2π√(L/g):
--
1 分钟摆动
--
次
背后的知识
周期只和两样东西有关
:摆的周期 T = 2π√(L/g),只取决于
摆长 L
和
重力加速度 g
,跟摆球多重、摆得多高都没关系(角度不太大时)。
伽利略的发现
:他拿自己的脉搏当秒表,数吊灯的摆动,发现每次摆动时间几乎一样——这就是「
等时性
」,后来被做成摆钟的心脏。
钟表怎么用摆
:老式挂钟的摆每摆一次刚好 1 秒(或 2 秒),齿轮跟着它一格一格走。想调快调慢,只需把摆锤稍微调短或调长。
地球各处 g 不一样
:赤道比两极轻一点点,高山比海平面轻一点点。所以同一个摆,搬到不同地方会「变快变慢」——科学家甚至用它探测地下矿藏。
小彩蛋:把摆长从 1 米拖到 4 米,周期会变长 2 倍(因为周期跟摆长的平方根成正比)。试试验证一下!