解题思路:单摆的小角度摆动是简谐运动,摆动过程中只有重力做功,机械能守恒,根据机械能守恒定律和动量定理列式求解即可.
设摆球经过平衡位置次数为n,则摆球达最大偏角时所需时间:t=(n−1)
T
2+
T
4=
n
2T−
T
4.
由动量定理和机械能守恒定律得:
nI=mv
[1/2mv2=mgL(1−cosα)
周期:
T=2π
L
g]
解上面4个式子得:
t=
πmL
I
2(1−cosα)−
π
2
L
g
答:摆球经过
πmL
I
2(1−cosα)−
π
2
L
g时间后,其摆线与竖直方向夹角可以达到α.
点评:
本题考点: 动量定理;单摆周期公式.
考点点评: 本题关键是明确单摆的运动规律和受力情况,然后结合能量守恒定律和动量定理列式求解,不难.