竖直放置的1/2光滑圆弧上一小球做圆周运动,在运动幅度很小时,可类似看做单摆运动吗,为什么?运动的时间可用T=2π*根号L/g 来求吗受力上单摆无圆弧的支持力,圆周运动无线的拉力,它们的运动情况还会一样吗

问题描述:

竖直放置的1/2光滑圆弧上一小球做圆周运动,在运动幅度很小时,可类似看做单摆运动吗,为什么?
运动的时间可用T=2π*根号L/g 来求吗
受力上单摆无圆弧的支持力,圆周运动无线的拉力,它们的运动情况还会一样吗

可以,只要幅度不超过5度(老教材)/10度(新教材),就可以看作单摆运动,
至于原因,这种运动难道不类似吊着绳子的单摆运动吗,受力上也类似(应该说是一模一样)
如果楼主认为圆弧运动和单摆在受力上有差别,那我也无话可说,力的方向,力的大小,力的效果,难道不一样吗?,怎么说受力不类似呢?

都是受指向圆心的力,且与重力沿半径分量相等
力这个矢量就三个要素,作用点、大小、方向,现在全相同
因此圆弧导轨中小球和单摆中小球受力情况相同

这两种情况为什么会类似呢?理由有二:
1.小球运动的轨迹都是圆弧.
2.都只受到两个力:一是重力,都竖直向下;第二个力是单摆中线的拉力与圆弧上的支持力,方向都是指向圆心,并且与运动方向垂直.