Сила упругости В законе Ньютона сила есть физическая величина, характеризующая действие одного тела на другое и сообщающая последнему ускорение. Сила может также приводить к изменению формы и объема тела. В этом случае происходит деформация тела. Что происходит в действительности при приложении силы - ускорение тела или его деформация - определяется самими свойствами тела. Более того, свойства тела определяют и характер деформации, которая может быть упругой и неупругой.Величину
называют приведенной длиной физического маятника. Очевидно математический маятник будет иметь такой же период колебаний, как и физический маятник, при условии, что его длина равняется приведенной длине физического маятника. Нетрудно показать, что
. Действительно, согласно теореме Гюйгенса-Штейнера момент инерции маятника относительно оси, которая проходит через точку подвеса, равняется
(11.49)
где
- момент инерции маятника относительно параллельной оси, которая проходит через его центр масс. Тогда
. (11.50)
Точку
, которая находится на линии
на расстоянии
от точки подвеса
, называют точкой колебаний, или центром колебаний физического маятника. Если в этой точке подвесить физический маятник, то его период колебаний не изменится. Действительно, если
- точка подвеса маятника, то его новая приведенная длина
. (11.51)
Поскольку
, (11.52)
то из предыдущего выражения имеем, что
. Следовательно точка подвеса
физического маятника и его центр колебаний
являются взаимными или сопряженными. Это свойство используется в оборотных маятниках, которые применяются для определения с большой точностью ускорения свободного падения в разных точках Земли. Маятники широко применяются в часах, в приборах для определения ускорения подвижных тел и изучения колебаний земной коры (сейсмографы), в гироскопических приборах, в приборах для экспериментального определения моментов инерции тел, для исследования механических свойств твердых тел при разных физических условиях и так далее.
| Математический маятник |