《表1 用Mathematica进行数值模拟所考虑的5种情况, 选定x使绳和杆的初始角速度相同, 并假设绳杆严格共线计算出初始角速度、最大摆角、摆动周期》
至此,题目得以解决。但是我们判断的绳和杆近似共线的条件是否正确,以及假设绳和杆严格共线的近似结果是否与实际相符,还存在一定疑虑。为了检验以上的判断和近似处理方法,可以采取实验定性检验和理论模拟[5-7]检验。实验所需器材非常简单,一根绳子和一根筷子就可以做定性判断。通过实验,证实了我们判断的正确性。对于理论模拟,我们考虑了表1中所列5种情况,利用公式(9)的两个二阶微分方程,用Mathematica进行数值模拟、绘图,相当于理想的真实运动情况。作为对比,还给出了假设严格共线的近似计算结果,在表1中还利用式(1)、(2)、(19)、(21)给出了冲击点位置、初始角速度、周期、最大摆角。模拟结果展示在图2~图12中,其中黑色曲线为假设绳和杆严格共线的近似结果,为标准的正弦/余弦曲线;灰色曲线反映了绳与近似结果的偏差;虚曲线反映了杆和绳的偏差。
图表编号 | XD0020811600 严禁用于非法目的 |
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绘制时间 | 2018.12.01 |
作者 | 朱经亚 |
绘制单位 | 武汉大学物理科学与技术学院 |
更多格式 | 高清、无水印(增值服务) |