用Python语言,利用循环函数, 计算单摆在 0度 到 90度 之间时(等间隔取10个点,用循环语句编程计算),周期分别是多少,并将这些点在“角度-周期”的图中画出来。
时间: 2024-09-29 12:06:41 浏览: 30
单摆振幅计算公式(小角度近似)
在Python中,我们可以使用泰勒级数近似公式来计算单摆的周期,然后通过循环对每个角度(从0到90度,步长为10度)进行计算。单摆的周期(T)可以用下面这个公式估算:
\[ T = 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}} \]
其中 \( L \) 是摆长,\( g \) 是重力加速度(在地球表面大约是 9.8 m/s^2)。由于我们通常无法直接测量摆长,我们可以假设一个标准值,比如 1 米,来演示如何编写程序。
以下是一个简单的示例,展示如何使用`numpy`库来做这些计算:
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 定义常量
g = 9.8 # 重力加速度 (m/s^2)
L = 1 # 摆长 (m)
steps = 10 # 分段角度
angles = np.arange(0, 91, 10) # 角度范围(0到90度,步长10)
# 泰勒级数近似的单摆周期公式
def pendulum_period(angle):
return 2 * np.pi * np.sqrt(L / g)
periods = pendulum_period(angles)
# 绘制角度-周期图
plt.plot(angles, periods, 'o-')
plt.xlabel('角度 (度)')
plt.ylabel('周期 (秒)')
plt.title('单摆周期 vs 角度')
plt.grid(True)
plt.show()
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