Wie genau ist die elliptische Integrallösung des einfachen Pendels?

Wikipedia gibt an, dass die genaue Lösung der einfachen Pendelperiodenschwingung unter Verwendung elliptischer Integrale geschrieben werden kann .

Kann mir jemand sagen, ob Experimente durchgeführt wurden (einige Links mit Tabellen), um zu zeigen, was die Übereinstimmung mit dieser Formel ist?

Antworten (1)

Die "Hochschullösung" des Pendels erhält man als Ersatz Sünde ( θ ) θ für klein θ . Wenn Sie diese Vereinfachung vermeiden, indem Sie die volle Dynamik lösen, erhalten Sie eine exakte Lösung, die die Nichtisochronie des Pendels für große Winkel erfasst.

Der wichtigste fehlende Bestandteil in dieser Lösung ist jetzt die dissipative Komponente, wie z. B. die viskose Reibung der Luft oder die Reibung im Bolzen. Diese koppeln an die Pendelmasse, verändern die Frequenz bis zu einem gewissen Grad und werden zur Hauptquelle der Unsicherheit. Da sie jedoch vom spezifischen Setup abhängen (und beachten Sie, dass sie durchaus vernachlässigbar sein können), ist es unmöglich, eine "universelle Tabelle" anzugeben.

Was man tun könnte, ist, die dissipativen Terme einzubeziehen (zumindest durch Umschalten auf numerische Integration). An diesem Punkt erhält das Modell wahrscheinlich genügend Freiheitsgrade (Schwerkraft, Länge, Masse und verschiedene Reibungskoeffizienten), um an die Daten eines echten Pendels angepasst zu werden und eine Übereinstimmung zu erzielen, die über die Genauigkeit eines beliebigen Instruments hinausgeht.

Du hast meine Frage verpasst, Dario. Ich frage nicht nach Universaltabellen. Die naive Formel ist nur bis 10 - 15° genau. Wenn Sie einen größeren Winkel in Betracht ziehen, sagen wir 45° oder 90°, müssen Sie etwas korrigieren. Es wurden verschiedene Annäherungen vorgeschlagen. Ich frage, wie genau das Jacobi-Integral den tatsächlichen Perioden folgt, wenn man den gebührenden Einfluss der Reibung berücksichtigt. Können Sie nur ein einzelnes Experiment mit einem Winkel größer als 1 Radiant zitieren?
Abgesehen von Jacobi (den ich mit Online-Rechnern finden kann), wissen Sie, wo Sie ein ernsthaftes von * ernsthaftes * ich meine mit einer langen Stange und einem schweren Gewicht) Experiment verfolgen können, das die tatsächliche Periode für Winkel größer als 1 Radiant festlegt?