[发明专利]对称复摆

说明书

技术领域

本发明涉及复摆制作领域。

背景技术

现在大多数大学物理实验采用的是使用秒表测量复摆的周期，为延长摆动周期，一般都在质心附近安置一个较重的金属，导致复摆周期的对称性较差。当采用光电计时器后，测量周期的精度提高了，周期的长短将不再是需要考虑的问题。

对于某些周期数值，复摆有四个位置摆动的周期相同，在质心同一边的两个相同周期所处的悬挂点到质心的距离之和是一个固定的值，称作复摆的等效摆长；从复摆周期与位置坐标的关系图可以知道，等效摆长=AC+BC=CD+CE，由于复摆的C点坐标无法准确知道，所以等效摆长可以用坐标表示为等效摆长==（C - A）+ （C – B） = （D-C）+（E-C） = （（C - A）+ （C – B） +（D-C）+（E-C））/2 =（D+E - A - B）/2=（DA+EB）/2=(DB+EA)/2，即复摆的等效摆长等于4个相同周期的悬挂点的坐标之差相加后除以2，换句话说复摆的等效摆长等于同一边相同周期的两个点到质心另一边的相同周期的两个点的距离之和的一半。

一般在求解复摆的等效摆长都是先测量复摆不同悬挂点的摆动周期，然后在坐标纸上作图，横坐标是坐标值，纵坐标是周期值，然后将各个测量点平滑连线，再画一条横线与周期图有四个交点，最后在坐标纸上确定四个点的坐标值，然后求出等效摆长。

这种求解等效摆长的方法导致过多的人为误差：坐标平滑连线存在误差；做一条横线与周期相交四个点，读取坐标纸上的坐标值存在误差。

发明内容

为实现减少复摆数据处理的人为误差的目的，本发明设计一种形状对称的复摆来提高周期的对称性。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：复摆在质心附近周期变化比较大，远离质心后周期变化比较缓慢，复摆摆杆的悬挂孔对称后，质心的位置在摆件的中间是确定，两边的对称悬挂点的周期相同，也许找不到四个相同的悬挂点的周期相同，但可以找到4个周期相近的悬挂点，以离质心较近的点的周期为基准，找两个相同的周期并确定其坐标，在远离质心的位置采用线性插值（一次方就够了）确定相同周期所在的坐标，再利用质心两边不同的坐标相减、将差值相加后再除以2就是等效摆长。

本发明的有益效果是：对称复摆在对称的悬挂孔的摆动周期相同；数据处理不需要作图，提高数据处理的速度；减少数据处理的人为误差，提高数据的精度；减少坐标纸的消耗，减少社会资源的消耗。

附图说明

图1是对称复摆示意图。

图2是复摆周期与位置坐标的关系图。

其中，1、复摆摆件，2、悬挂孔，3、六边形，4、小磁铁。

具体实施方式

复摆摆件1采用不锈钢材料，悬挂孔2为直径为2mm的圆孔，悬挂复摆摆件1的挂杆为直径1.5mm硬质金属杆，挂杆直径相对于悬挂孔直径比较大，可以减少复摆的扭动。复摆摆件端面呈现六边形3，左边和右边的边缘厚度0.1mm，边缘也不宜更薄，更薄会形成刀片，影响到实验人员的安全，中间厚度0.3mm，左边边缘到右边边缘的宽度2cm，中间悬挂孔所在平面宽度1cm，中间厚边缘薄可以减少空气的阻力。中间厚度仅为0.3mm，比较薄，基本上满足点接触的要求，可以减少复摆的扭动，如果厚度再薄，会导致强度不够，容易导致摆动的磨损加剧，影响实验的精度，悬挂孔擦拭润滑油，可以有效减少磨损。悬挂孔处于正中位置、上下对称，建议摆件长度在500mm左右、悬挂孔间距在5mm、孔的总数目在100个（质心位置不设计孔，质心两端孔的数目各为50个）。

有一个小磁铁4，质量5g，位于质心附近，起调节质心位置的作用。当质心附近的两个对称圆孔的周期不相同时，说明两个圆孔不关于质心对称，离质心近周期长、离质心远周期短，将小磁铁4向周期短的移动一定距离，再测量周期，当周期相同时，这两个圆孔就关于质心对称，就在质心两边找到了两个相同的周期点。