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角諧運動英文解釋翻譯、角諧運動的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯:

【機】 angular harmonic motion

分詞翻譯:

角的英語翻譯:

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

諧運動的英語翻譯:

【電】 harmonic motion

專業解析

角諧運動(Angular Harmonic Motion)是物理學中描述物體繞固定軸做周期性角度振動的運動形式,其運動規律與線性簡諧振動(Simple Harmonic Motion)相似,但變量為角位移而非線位移。以下是詳細解釋:


一、定義與核心特征

  1. 基本定義

    角諧運動指物體受回複力矩作用,且力矩大小與角位移成正比、方向相反時,圍繞平衡位置所做的周期性角振動。其動力學方程為:

    $$ tau = -kappa theta $$

    其中 (tau) 為力矩,(kappa) 為扭轉常數(torsional constant),(theta) 為角位移。

  2. 運動方程

    角位移隨時間變化滿足:

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

    (theta_0) 為振幅,(omega = sqrt{kappa / I}) 為角頻率((I) 為轉動慣量),(phi) 為初相位。


二、關鍵物理量(漢英對照)

中文術語 英文術語 物理意義
角位移 Angular displacement ((theta)) 物體偏離平衡位置的角度
角頻率 Angular frequency ((omega)) 振動快慢的量度,單位 rad/s
轉動慣量 Moment of inertia ((I)) 物體抵抗轉動的慣性量度
扭轉常數 Torsional constant ((kappa)) 回複力矩與角位移的比例系數

三、典型實例

  1. 扭擺(Torsional Pendulum)

    例如懸挂金屬絲末端的圓盤,受扭轉後釋放,其振動即角諧運動。轉動慣量 (I) 和扭轉常數 (kappa) 共同決定周期 (T = 2pi sqrt{I / kappa})。

    來源:MIT OpenCourseWare《經典力學》課程材料(鍊接)。

  2. 分子轉動振動

    雙原子分子繞質心軸的微小轉動可近似為角諧振動,其能級量子化公式為 (E = frac{hbar}{2I} J(J+1))((J) 為量子數)。

    來源:《牛津物理學詞典》(Oxford Dictionary of Physics)。


四、與線性簡諧振動的對比

參數 角諧運動 線性簡諧振動
位移變量 角位移 (theta) 線位移 (x)
回複力/力矩 力矩 (tau = -kappa theta) 力 (F = -kx)
慣性量度 轉動慣量 (I) 質量 (m)
周期公式 (T = 2pi sqrt{I / kappa}) (T = 2pi sqrt{m / k})

五、能量轉換

系統動能(轉動)與勢能(扭轉形變)相互轉化:

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

平衡位置時動能最大,最大角位移處勢能最大。


參考資料:

  1. 《物理學名詞》(全國科學技術名詞審定委員會)鍊接
  2. Merriam-Webster《科學術語詞典》鍊接
  3. HyperPhysics概念庫(佐治亞州立大學)鍊接

網絡擴展解釋

角諧運動(Angular Harmonic Motion)是指物體圍繞某一固定軸旋轉時,其角位移隨時間按正弦或餘弦規律變化的周期性運動。這種運動的特點是恢複力矩與角位移成正比,且方向相反,滿足角諧振動的動力學方程。

核心特點:

  1. 動力學方程
    角諧運動的方程形式與簡諧振動類似,但變量為角位移θ。其微分方程為: $$ frac{dtheta}{dt} + omegatheta = 0 $$ 其中,ω為角頻率,由系統本身的轉動慣量和恢複力矩系數決定。

  2. 適用條件
    通常出現在小角度擺動的情況下(如單擺θ<5°),此時$sintheta approx theta$,回複力矩可近似為線性關系。

  3. 典型實例

    • 物理擺:剛體繞固定軸的小角度擺動。
    • 扭擺:通過金屬絲的扭轉力矩實現角振動,如鐘表的遊絲擺輪系統。

與簡諧振動的區别:

應用領域:

常見于機械工程中的旋轉部件振動分析、物理實驗中的扭擺測量轉動慣量等場景。

分類

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