振动:
1. 简谐振动:振动方程形如或的振动。
2. 如何求/判断一个物体的振动是简谐振动/周期。
步骤一:在平衡位置处受力分析。
步骤二:移动一个微小位移或转动一个微小角度后,分别利用或受力分析。
步骤三:由步骤一和步骤二联立得到或。
例:求挂一质量为m小球劲度系数为k的轻质弹簧在微小位移的周期T(弹簧振子竖直放置)。
在平衡位置处受力分析:
步骤二得:
联立得:
得:
P117 例6.5课本用能量守恒,这里用受力分析求振动周期。
当轻杆转过一个微小角度,利用转动定理受力分析:
有
得:
其频率为
3. 简谐振动能量
机械能包括动能和势能
动能:
势能:
这里与波动的动能与势能不同,弹簧振子机械能守恒,而波动能量不守恒,需要外界不断提供能量,此时,即在波峰处动能为0,此时势能也为0,在平衡位置处动能势能最大为。
弹簧振子的能量:
总机械能:
平均动能:
平均势能:
4. 研究振动的相位问题利用旋转矢量法。
例:两质点沿x轴作同方向、同振幅A的谐振动,其周期均为5 s,当t = 0 时,质点1在A处向x 轴负向运动,而质点2 在 —A处,求两个谐振动的初相差,以及两个质点第一次经过平衡位置的时刻。
…… …… 余下全文