機器人等級考試-秋千和單擺的能量轉換

發布日期:2019-07-12 19:19:23 作者:開智科教

穩定性分析
 
每個物體都是由簡單的圖形構成的,也就 是說物體的每個面都是由圓,三角形,四邊形 和多邊形構成的。
 
三角形有著穩固、耐壓的特點。三角形框 架、起重機、三角形吊臂、屋頂、鋼架橋中都 有三角形的身影。
 
三角形穩定性分析:任取三角形兩條邊, 在兩條邊角度不變的情況下,在兩條邊的非公 共端點連接第三條邊。
 
因為第三條邊不可伸縮或彎折,所以兩 端點距離固定。按照相同的方式任取兩條邊 都符合上述情況。所以三角形固定,具有穩 定性。
 
一個結構是否穩定,除了考慮結構外,還要考慮放置的位置和物體的重心。總體來說要符合以下原則:
①與地面接觸面積越大,物體越穩。
②重心越低,物體越穩。
③通過重心作豎直向下的直線與地面 的交點,如果在接觸面上,則物體較穩; 如果在接觸面外,物體不穩。
 
一切物質都具有能i,能量以多種不同的 形式存在;按照物質的不同運動形式分類,能 量可分為機械能、化學能、熱能、電能、輻射 能、核能、光能、潮汐能等。這些不同形式的 能量之間可以通過物理效應或化學反應而相互 轉化。
 
秋千中涉及的能量轉化是動能和勢能之間 的轉化。
 
動能是物體在運動時具有的能。
 
勢能包括®力勢能和彈性勢能。取力勢能 是物體_于被舉高而產生的能S。彈性勢能是 物體由于彈性形變而產生的能。
 
機械能是動能和勢能的總和,兩者之 間的轉化關系:當物體下落時,高度越小, 那么它的重力勢能就越來越小,但是物體的 速度會越來越快,動能也就越來越大。如 果不考慮空氣阻力的話,機械能是不變的, 重力勢能減小的部分都變成了動能。
 
在蕩秋千時,從最低點到最高點的過程中, 速度越來越小,而高度越來越大,這時動能轉 化為重力勢能;當到達最高點時,速度為零, 動能為零,全部動能轉化為重力勢能。從最高 點下降到最低點的過程中,速度越來越大,而 高度越來越小,這時重力勢能轉化為動能,到 達最低點時,速度最大,動能最大,重力勢能 最小。
 
蕩秋千時的能量變化如下所示。
 
高度:最低點一最高點一最低點 速度:速度最大一速度為零一速度最大 能設:動能最大一勢能最大一動能最大勢能會消失,它會從一種形式的化他形式,成者從一個 物體的移到另一個物體,轉化和轉移的過H中,能W的總和保持不變.
 
2.5單擺

 
玩秋千的時候我們可能會發現秋千擺動 的幅度越來越小,但擺動一周的時間卻沒有 跟著變短,時間始終是差不多的,這是為什 么呢?
 
因為秋千是一個近似的單擺運動(單擺是 擺動角度小干100的小幅度擺動),單擺運動 的周期T和擺動的幅度以及小朋友的覓最無關, 而只與單擺的擺長L (秋千繩索的長度)和重 力加速度g有關(如果只是在地球上進行單擺 運動的話,可以認為g也是一個常fi)。
 
單擺周期公式:
r=Hi
 
現在人們公認是伽利略發現了單擺的等 時性原理。伽利略在比薩教堂里注意到一盞 懸燈的擺動,隨后用線懸銅球作模擬(單擺) 實驗,確證了微小擺動的等時性以及擺長對 周期的影響,由此創造出脈搏計用來測i短 時間間隔。盡管在伽利略之前的好幾個lit紀 中,等時性早已為阿拉伯人所熟知,但以科 學的態度去研究這一現象的科學家還是首推 伽利略。雖然伽利略在1602年注意到單擺運 動的等時性,不過他誤認為大擺動的條件下 等時性也是成立的。而S早系統地研究單擺 的是惠更斯,并且他使用無窮小的幾何方法 推導出了鐘擺的周期公式。
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