
【機】 otrsion pendulum
retortion; torsion; turn around; turn back
【化】 torsion; twist
【醫】 contortion; distortion; strepho-; strepto-; torquing; torsion; twist
twisting
arrange; place; put; sway
【化】 pendulum
扭轉擺(torsional pendulum)是一種經典的物理振動系統,其核心特征是物體繞固定軸作周期性扭轉振動。以下是基于專業詞典和物理學術資源的詳細解釋:
基本構成
扭轉擺由彈性杆(或金屬絲)和固定在其末端的水平圓盤(或物體)組成。當圓盤繞中心軸旋轉一定角度後釋放,彈性杆的恢複力矩驅動其作往複扭轉運動。該模型是研究角簡諧振動的基礎裝置。
物理特性
運動遵循胡克定律的旋轉形式:恢複力矩 ( M ) 與扭轉角 ( theta ) 成正比,即
$$ M = -kappa theta $$
其中 ( kappa ) 為扭轉常數(torsional constant),表征杆的抗扭剛度。
周期公式
振動周期 ( T ) 取決于系統的轉動慣量 ( I ) 和扭轉常數 ( kappa ):
$$ T = 2pi sqrt{frac{I}{kappa}} $$
此公式可通過轉動定律 ( I frac{dtheta}{dt} = -kappa theta ) 推導得出(來源:MIT OpenCourseWare《經典力學》講義。
能量轉換
動能(( frac{1}{2}Iomega ))與勢能(( frac{1}{2}kappa theta ))周期性相互轉化,機械能守恒。
測量轉動慣量
通過實驗測定 ( T ) 和已知 ( kappa ),可計算複雜形狀物體的 ( I )(來源:美國物理教師協會期刊《The Physics Teacher》。
工程領域
汽車扭杆彈簧、機械扭矩傳感器等均基于扭轉振動原理設計(來源:《機械工程手冊》第5版。
中文 | 英文 | 定義 |
---|---|---|
扭轉擺 | torsional pendulum | 繞軸扭轉振動的系統 |
扭轉常數 | torsional constant | 恢複力矩與扭轉角的比例系數 ( kappa ) |
轉動慣量 | moment of inertia | 物體抵抗轉動的慣性量度 ( I ) |
權威參考來源:
- 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
“扭轉擺”并非标準詞組,但根據“扭轉”和“擺”的獨立詞義,可推測其可能含義如下:
扭轉(niǔ zhuǎn)
擺(bǎi)
可能指代以下兩種情景:
建議:若需更精準的解釋,請提供具體語境(如學科領域、句子用法)。
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