在線即時計算器 · 純前端本地秒算 · 零數據上傳

⚙️ Physical Pendulum 計算機

專業免費的 Physical Pendulum 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
1.8313 秒/每次擺動
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

什麼是物理擺?

物理擺是指任何繞著固定水平軸、在重力作用下擺動的剛體。與單擺不同,它的質量是分散分布在整個物體上,而非集中於單一質點。常見例子包括擺動的細桿、時鐘的擺錘,或是懸掛的招牌。它的運動取決於物體繞樞軸的轉動慣量,以及質心所在的位置。

計算公式

在小角度擺動的情況下,週期為:

T = 2π \sqrt{\dfrac{Inertia I}{Mass m · Gravity g · Distance d}}

其中 I 為繞樞軸轉動軸的轉動慣量(kg·m²),m 為總質量(kg),g 為重力加速度(地球上為 9.81 m/s²),d 則是樞軸到質心的距離(m)。頻率則可由 f = 1/T 直接求得。

如何使用本計算器

請依序輸入繞樞軸的轉動慣量、物體質量、樞軸到質心的距離,以及當地的重力加速度。計算器會回傳以秒為單位的週期,以及以赫茲(Hz)為單位的頻率。請特別注意:I 必須是繞「實際擺動軸」量測的轉動慣量。若你手邊只有繞質心的轉動慣量,可運用平行軸定理(I = I_{cm} + m · d^2)換算。

範例計算

假設 I = 0.5 kg·m²、m = 2 kg、d = 0.3 m、g = 9.81 m/s²。則 m · g · d = 2 × 9.81 × 0.3 = 5.886。因此

T = 2π \sqrt{\dfrac{0.5}{5.886}} = 2π × √(0.084947) = 2π × 0.29146 ≈ 1.8313 秒
對應的頻率約為 0.546 Hz。

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

這個公式適用於大角度擺動嗎?
不適用。此公式假設為小角度擺動(僅數度範圍)。當擺幅較大時,實際週期會變得更長。
物理擺與單擺有什麼不同?
單擺使用 \(T = 2\pi \sqrt{L/g}\),只適用於懸掛在無質量細線上的質點。物理擺則將這個概念推廣到具有體積與質量分布的剛體。
該如何取得繞樞軸的轉動慣量?
可使用平行軸定理:將 \(m \cdot d^2\) 加到繞質心的轉動慣量上即可。