[实用新型]可改变重力加速度值的单摆

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种可改变重力加速度值的单摆，用于研究和演示单摆的振动周期和重力加速度之间的关系。

背景技术：

在理论上，单摆的振动周期T、单摆的摆长L、重力加速度g三者之间的关系为：周期T和摆长L的平方根成正比，和当地的重力加速度g的平方根成反比，比例系数为2π。关系式为：T＝2π√L/g或g＝4π²L/T²，用这个关系式可测量当地的重力加速度。

要定性地观察单摆的振动周期T和摆长L的平方根成正比是很容易的，只要观察几组不同摆长的单摆，就会明显地观察到悬线长的摆动周期长，悬线短的摆动周期短。这个现象早已被几百年前的伟大科学家伽利略观察到了，并且应用到了时钟上。但是，要想观察到周期T和重力加速度g的平方根成反比却不是那么容易，因为重力加速度只和地球的不同位置以及不同高度有关。在地球的不同位置，重力加速度的变化并不很明显，即使以地球的赤道和两极相比较，赤道的重力加速度为9.78米/秒²，两极的重力加速度为9.83米/秒²。因此，即使能够同时观察到在赤道和两极的两组单摆，也不容易仅仅凭肉眼就可以分辨哪一个周期长，哪一个周期短。况且我们根本不可能同时观察到分别在赤道和两极的两组单摆。重力加速度g和高度有关，之间的关系为：重力加速度g和到达地心距离的平方成反比。地球的半径平均为6400000米，如果高度增加几千米或一万米，相对于巨大的地球半径而言这个数值还是很小的，重力加速度的减小也是不大的。所以，即使把单摆拿到珠穆朗玛峰上，仅仅用眼睛来观察，也不会观察到单摆的周期会有明显的变化。要想观察到稍微明显的变化，必须把单摆拿到1000公里以上的高空，显然，在一般情况下是无法办到的。因此，现在还没有较好的用以说明单摆的振动周期T和重力加速度g的平方根成反比的仪器。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种可改变重力加速度值的单摆，用于观察单摆的振动周期T和重力加速度g的平方根成反比的实验。应用磁场来加强重力场，用模拟的方法使g值发生改变。

本实用新型的目的是以如下方式实现的：在支架上固定一横支杆，横支杆上固定一悬线，悬线的下端悬挂一球体，球体为钢球，支架上处于球体的下部设置有电磁铁。

演示时，如果不用电磁铁，这只是一个普通的单摆，测量出它的摆长，即悬线的长度加上磁铁球的半径，测量出它的振动周期，就可以进行求当地g值的计算。电磁铁线圈通电，使电磁铁吸引上面的钢球，这就相当于钢球变得更重了，这时可以看到单摆的振动周期变小，振动的频率变快，测量出的g值变大了。电磁铁线圈通以不同的电压，就可以测量出不同的g值。它并没有真正改变g值，只是用磁场改变重力场，用模拟的方法，创造了一个重力加速度改变的场景，从而实现了技术目的。

本实用新型的有益效果是：采用它可以方便地观察单摆的振动周期与重力加速度的关系，显示直观，学生容易动手实验，结构简单，便于推广。

附图说明：

附图是本实用新型可改变重力加速度值的单摆的结构示意图。

具体实施方式：

参照附图，在支架1上固定一横支杆2，横支杆2上固定一悬线3，悬线3的下端悬挂一球体4，球体4为钢球，支架1上处于球体4的下部设置有电磁铁5，电磁铁5的线圈6通过导线7连接可调压直流电源。通过电磁铁5的参与，用磁场改变重力场，用模拟的方法创造了一个重力加速度改变的场景。