词条 | 弹簧振子 |
释义 | 弹簧振子是一个不考虑摩擦阻力,不考虑弹簧的质量,不考虑振子(金属小球)的大小和形状的理想化的物理模型。用来研究简谐振动的规律。 如图所示是一个弹簧振子的模型,其中金属杆光滑,轻质弹簧质量远小于金属小球的质量,故可忽略不计。 位置 A A→ O O O→ B B 位移大小 最大 减小 0 增大 最大 速度大小 0 增大 最大 减小 0 动能 0 增大 最大 减小 0 势能 最大 减小 0 增大 最大 总能 不变 不变 不变 不变 不变 单摆也是一种理想化的模型,它的结构是一根轻质无弹性的细线一端悬挂,另一端下系一小球,当小球的直径远小于线的长度,且小球的质量远大于细线时,这样的装置叫单摆。当单摆的摆角小于等于5°,且在竖直平面内做往复运动时,所做的运动也是简谐振动。小球是一个做简谐振动的振子,意义和弹簧振子相同。 弹簧振子的周期为T=2π√(m/k) 其中K表示弹簧的劲度系数 m表示弹簧振子(小球)的质量。 公式的推导过程 由简谐振动位移公式x=Asinωt <1> 对时间t求一次导数:v=Aωcosωt 再对时间t求一次导数:a=-Aω^2sinωt <2> 再考虑简谐振动的力的公式-kx=ma <3> 比较<1>、<2>、<3>三式(代入) 有-kAsinωt=-mAω^2sinωt 整理得ω^2=k/m 开方得ω=√(k/m) 则T=2π/ω=2π√(m/k) |
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