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分析从上两愿的零解知道,要旺明一个系统作简谐运动,首先要分析受力情况,然后看是否端 足简请运动的受力特征《或简谐运动微分方程.为此,建立如图13-4《6)所示的坐标。设 系统平衡时物体所在位置为坐标原点0,0x轴正向沿斜面向下,由受力分新可知,沿0x轴,物 体受弹性力及重力分力的作用,其中弹性力是变力。利用串颗时各弹簧受力相等。分析物体在 任一位置时受力与位移的关系,即可正得物体作箭谐运动,并可求出绳率。 证设物体平衡时两弹簧伸长分别为,:则由物体受力平衡,有 gsn0=k=k高 按图()所取坐标,物体沿x轴移动位移x时,两弹簧又分别枝拉伸'和',即x=无+': 则物体受力为 F=限sn8-k(馬1+无)=wsnB-k(馬+高) 将式(1)代人式(2)得 下=k=-k 由式(3)得=-F/h、=-下/气,而x=+x。则得到 F■-kkk+k灯■-红 式中=,人风人+k》为觉数,则物体作简请运动,振动频率 -a2-名-立帖+6m 讨论(1)由本题的求证可知,斜面领角对弹簧是否作简诱运动以及量动的顿率均不产生 影响。事实上,无论弹簧水平放置、斜置还是极直是挂,物体均作前萧运动。面且可以证明它 们的期零相同。均由弹簧振子的国有性质决定,这就是称为固有频率的原因。(2)如零振动系 统如图13-4(©》(弹簧并联)或如图13-4(d)所示,也可通过物体在某一位置的受力分析得出 其作简谐运功,且佩功频常均为= 244 e d 读者可以一试。通过这些例子可以知道,证明物体是否作简请运动的思路是相同的 135为了测得一物体得质量m,将其挂在一弹簧上让其白由振动。测得振动顿率片=10比。 而将另一质量w一0幼g的物体单独挂在该弹簧上时,测得振动频率一20壮。设据动均在弹 需的弹性限度内走行,求被测物体的质量。 13-6 分析物体挂在弹簧上组成弹责扳子系统。其银动顿率=、需,即x网。采用比较 须常?的方法可求出来知物体的质量, 解由分析可知,Px√m,则有叫华一√侧/网。根据题中给指的数据可得物体的质 分析 从上两题的求解知道,要证明一个系统作简谐运动,首先要分析受力情况,然后看是否满 足简谐运动的受力特征(或简谐运动微分方程)。 为此,建立如图 13-4(b)所示的坐标。 设 系统平衡时物体所在位置为坐标原点 O,Ox 轴正向沿斜面向下,由受力分析可知,沿 Ox 轴,物 体受弹性力及重力分力的作用,其中弹性力是变力。 利用串联时各弹簧受力相等,分析物体在 任一位置时受力与位移的关系,即可证得物体作简谐运动,并可求出频率  。 证 设物体平衡时两弹簧伸长分别为 x1、x2,则由物体受力平衡,有 1 1 2 2 mg sin = k x = k x 按图(b)所取坐标,物体沿 x 轴移动位移 x 时,两弹簧又分别被拉伸 ' 1 x 和 ' 2 x ,即 ' ' 1 2 x = x +x 。 则物体受力为 sin ( ') sin ( ') 2 2 2 1 1 1 F = mg  − k x + x = mg  − k x + x 将式(1)代人式(2)得 ' ' 1 1 2 2 F = −k x = −k x 由式(3)得 1 1 2 2 x ' = −F / k、x ' = −F / k ,而 ' ' 1 2 x = x +x ,则得到 F = −k k /(k + k )x = −kx 1 2 1 2 式中 /( ) 1 2 1 2 k = k k k + k 为常数,则物体作简谐运动,振动频率 k m k k /(k k )/ m 2 1 / 2 1 = / 2 = = 1 2 1 + 2      讨论(1)由本题的求证可知,斜面倾角  对弹簧是否作简谐运动以及振动的频率均不产生 影响。 事实上,无论弹簧水平放置、斜置还是竖直悬挂,物体均作简谐运动。 而且可以证明它 们的频率相同,均由弹簧振子的固有性质决定,这就是称为固有频率的原因。 (2)如果振动系 统如图 13-4(c)(弹簧并联)或如图 13-4(d)所示,也可通过物体在某一位置的受力分析得出 其作简谐运动,且振动频率均为 (k k )/m 2 1 = 1 + 2   读者可以一试。 通过这些例子可以知道,证明物体是否作简谐运动的思路是相同的 13-5 为了测得一物体得质量 m,将其挂在一弹簧上让其自由振动,测得振动频率 1.0Hz  1 = 。 而将另一质量 m 0.5kg ' = 的物体单独挂在该弹簧上时,测得振动频率 2.0Hz  2 = 。设振动均在弹 簧的弹性限度内进行,求被测物体的质量。 13-5 分析 物体挂在弹簧上组成弹簧振子系统,其振动频率 k / m 2 1   = ,即   1/m 。采用比较 频率  的方法可求出未知物体的质量。 解 由分析可知,   1/m ,则有  1 / 2 = m'/ m 。 根据题中绘出的数据可得物体的质
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