使用方法
- 在 摆线长度,m 中输入长度,例如1,表示一米长的摆。
- 将 重力加速度,m/s² 保持为9.80665,或输入您所在地点的数值。
- 阅读 周期,s 和 频率,Hz,然后查看计算过程。
简单摆的公式
简单摆是一个用轻绳悬挂的小质量,来回摆动。对于小幅摆动,它的周期只取决于绳长和重力加速度(OpenStax,University Physics Volume 1,第15.4节)。
T = 2π × √(L ÷ g)
f = 1 ÷ T
T = 周期,s(往返一次的完整摆动)
f = 频率,Hz
L = 摆线长度,m
g = 重力加速度,m/s²
- 摆锤的质量不改变周期。来源指出,周期与质量完全无关。
- 周期与长度的平方根成正比,因此长度变为四倍,周期加倍。
- 重力越强,摆动越快:重力为四倍时,周期减半。
g 的取值
默认值为标准重力加速度9.80665 m/s²,这是按定义精确的常规数值。地球上各地的重力加速度略有不同,因此当精度重要时,请输入当地的数值。
本计算器不包括的内容
- 大幅摆动。来源指出,在约15°以下,周期几乎与振幅无关;计算器不对较大摆动的周期作修正。
- 摩擦、空气阻力,以及会伸长的绳子或并非很小的摆锤。
- 复摆,例如摆杆或钟摆,其周期取决于质量的分布。
计算示例:75.000 cm 的摆
OpenStax 的例15.3取摆长为75.000 cm、g = 9.8281 m/s² 的简单摆,求得周期为1.7357 s。输入0.75和9.8281进行核对:T = 2π × √(0.75 ÷ 9.8281) = 1.7357 s,频率为1 ÷ 1.7357 = 0.5761 Hz。
| 量 | 数值 |
|---|---|
| 周期 | 1.7357 s |
| 频率 | 0.5761 Hz |
常见问题
为什么较长的摆摆动得更慢?
绳子更长,每次摆动的幅度也更大,而周期随长度的平方根增长。长度变为四倍,周期加倍。
摆锤的质量会改变周期吗?
不会。来源指出,周期与质量完全无关,因此同一根绳上挂着的重摆锤和轻摆锤会以相同的周期一起摆动。
我应当把摆动幅度控制在多大?
将摆动控制在约15度或更小。来源指出,在该角度以下,周期几乎与振幅无关,这正是本公式的依据。
为什么频率是周期的倒数?
周期是一次完整摆动所需的时间,而频率计算一秒钟内完成的完整摆动次数,因此频率等于1除以周期。
我的数据会被发送到服务器吗?
不会。计算完全在您的浏览器中进行,您输入的任何内容都不会发送给我们的服务器,也不会被保存。
资料来源
- OpenStax(英文):University Physics Volume 1, Section 15.4 Pendulums (Eq. 15.19, Example 15.3)
- Wikipedia(英文):Standard gravity (9.80665 m/s², exact by definition)
数据和文字最近核对于2026年11月11日星期三。