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角谐运动英文解释翻译、角谐运动的近义词、反义词、例句

英语翻译:

【机】 angular harmonic motion

分词翻译:

角的英语翻译:

corner; angle; cape; contend; horn; wrestle; role
【医】 angle; anguli; angulus; Broca's angle; cornu; cornua; gonio-; horn

谐运动的英语翻译:

【电】 harmonic motion

专业解析

角谐运动(Angular Harmonic Motion)是物理学中描述物体绕固定轴做周期性角度振动的运动形式,其运动规律与线性简谐振动(Simple Harmonic Motion)相似,但变量为角位移而非线位移。以下是详细解释:


一、定义与核心特征

  1. 基本定义

    角谐运动指物体受回复力矩作用,且力矩大小与角位移成正比、方向相反时,围绕平衡位置所做的周期性角振动。其动力学方程为:

    $$ tau = -kappa theta $$

    其中 (tau) 为力矩,(kappa) 为扭转常数(torsional constant),(theta) 为角位移。

  2. 运动方程

    角位移随时间变化满足:

    $$ theta(t) = theta_0 cos(omega t + phi) $$

    (theta_0) 为振幅,(omega = sqrt{kappa / I}) 为角频率((I) 为转动惯量),(phi) 为初相位。


二、关键物理量(汉英对照)

中文术语 英文术语 物理意义
角位移 Angular displacement ((theta)) 物体偏离平衡位置的角度
角频率 Angular frequency ((omega)) 振动快慢的量度,单位 rad/s
转动惯量 Moment of inertia ((I)) 物体抵抗转动的惯性量度
扭转常数 Torsional constant ((kappa)) 回复力矩与角位移的比例系数

三、典型实例

  1. 扭摆(Torsional Pendulum)

    例如悬挂金属丝末端的圆盘,受扭转后释放,其振动即角谐运动。转动惯量 (I) 和扭转常数 (kappa) 共同决定周期 (T = 2pi sqrt{I / kappa})。

    来源:MIT OpenCourseWare《经典力学》课程材料(链接)。

  2. 分子转动振动

    双原子分子绕质心轴的微小转动可近似为角谐振动,其能级量子化公式为 (E = frac{hbar}{2I} J(J+1))((J) 为量子数)。

    来源:《牛津物理学词典》(Oxford Dictionary of Physics)。


四、与线性简谐振动的对比

参数 角谐运动 线性简谐振动
位移变量 角位移 (theta) 线位移 (x)
回复力/力矩 力矩 (tau = -kappa theta) 力 (F = -kx)
惯性量度 转动惯量 (I) 质量 (m)
周期公式 (T = 2pi sqrt{I / kappa}) (T = 2pi sqrt{m / k})

五、能量转换

系统动能(转动)与势能(扭转形变)相互转化:

$$ E_{text{总}} = frac{1}{2} I omega + frac{1}{2} kappa theta = frac{1}{2} kappa theta_0 $$

平衡位置时动能最大,最大角位移处势能最大。


参考资料:

  1. 《物理学名词》(全国科学技术名词审定委员会)链接
  2. Merriam-Webster《科学术语词典》链接
  3. HyperPhysics概念库(佐治亚州立大学)链接

网络扩展解释

角谐运动(Angular Harmonic Motion)是指物体围绕某一固定轴旋转时,其角位移随时间按正弦或余弦规律变化的周期性运动。这种运动的特点是恢复力矩与角位移成正比,且方向相反,满足角谐振动的动力学方程。

核心特点:

  1. 动力学方程
    角谐运动的方程形式与简谐振动类似,但变量为角位移θ。其微分方程为: $$ frac{dtheta}{dt} + omegatheta = 0 $$ 其中,ω为角频率,由系统本身的转动惯量和恢复力矩系数决定。

  2. 适用条件
    通常出现在小角度摆动的情况下(如单摆θ<5°),此时$sintheta approx theta$,回复力矩可近似为线性关系。

  3. 典型实例

    • 物理摆:刚体绕固定轴的小角度摆动。
    • 扭摆:通过金属丝的扭转力矩实现角振动,如钟表的游丝摆轮系统。

与简谐振动的区别:

应用领域:

常见于机械工程中的旋转部件振动分析、物理实验中的扭摆测量转动惯量等场景。

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