
【机】 otrsion pendulum
retortion; torsion; turn around; turn back
【化】 torsion; twist
【医】 contortion; distortion; strepho-; strepto-; torquing; torsion; twist
twisting
arrange; place; put; sway
【化】 pendulum
扭转摆(torsional pendulum)是一种经典的物理振动系统,其核心特征是物体绕固定轴作周期性扭转振动。以下是基于专业词典和物理学术资源的详细解释:
基本构成
扭转摆由弹性杆(或金属丝)和固定在其末端的水平圆盘(或物体)组成。当圆盘绕中心轴旋转一定角度后释放,弹性杆的恢复力矩驱动其作往复扭转运动。该模型是研究角简谐振动的基础装置。
物理特性
运动遵循胡克定律的旋转形式:恢复力矩 ( M ) 与扭转角 ( theta ) 成正比,即
$$ M = -kappa theta $$
其中 ( kappa ) 为扭转常数(torsional constant),表征杆的抗扭刚度。
周期公式
振动周期 ( T ) 取决于系统的转动惯量 ( I ) 和扭转常数 ( kappa ):
$$ T = 2pi sqrt{frac{I}{kappa}} $$
此公式可通过转动定律 ( I frac{dtheta}{dt} = -kappa theta ) 推导得出(来源:MIT OpenCourseWare《经典力学》讲义。
能量转换
动能(( frac{1}{2}Iomega ))与势能(( frac{1}{2}kappa theta ))周期性相互转化,机械能守恒。
测量转动惯量
通过实验测定 ( T ) 和已知 ( kappa ),可计算复杂形状物体的 ( I )(来源:美国物理教师协会期刊《The Physics Teacher》。
工程领域
汽车扭杆弹簧、机械扭矩传感器等均基于扭转振动原理设计(来源:《机械工程手册》第5版。
中文 | 英文 | 定义 |
---|---|---|
扭转摆 | torsional pendulum | 绕轴扭转振动的系统 |
扭转常数 | torsional constant | 恢复力矩与扭转角的比例系数 ( kappa ) |
转动惯量 | moment of inertia | 物体抵抗转动的惯性量度 ( I ) |
权威参考来源:
- MIT OpenCourseWare: Torsional Pendulum Dynamics https://ocw.mit.edu/courses/8-01sc-classical-mechanics-fall-2016/
- American Association of Physics Teachers: Measuring Rotational Inertia Using a Torsional Pendulum https://aapt.scitation.org/doi/10.1119/1.4999738
- National Institute of Standards and Technology: Mechanical Properties of Materials https://www.nist.gov/programs-projects/mechanical-properties
“扭转摆”并非标准词组,但根据“扭转”和“摆”的独立词义,可推测其可能含义如下:
扭转(niǔ zhuǎn)
摆(bǎi)
可能指代以下两种情景:
建议:若需更精准的解释,请提供具体语境(如学科领域、句子用法)。
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