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簡諧運動的方法和技巧

生活 更新时间:2024-07-15 20:19:52

簡諧運動的方法和技巧?簡諧運動是最簡單、最基本的機械振動,是物體在受到跟偏離平衡位置的位移大小成正比,并且總指向平衡位置的回複力作用下的振動但是我們初學者往往在學習的時候會犯一些認識上的誤區,現在小編就來說說關于簡諧運動的方法和技巧?下面内容希望能幫助到你,我們來一起看看吧!

簡諧運動的方法和技巧(簡諧運動認識上的幾個誤區)1

簡諧運動的方法和技巧

簡諧運動是最簡單、最基本的機械振動,是物體在受到跟偏離平衡位置的位移大小成正比,并且總指向平衡位置的回複力作用下的振動。但是我們初學者往往在學習的時候會犯一些認識上的誤區。

一是路線不一定都是直線。後續我們學習的單擺就是典型的例子。

二是振子的速度方向與位移方向不一定相同。簡諧運動的位移指的是振動物體偏離平衡位置的位移,位移的起點總是在平衡位置,那麼當物體遠離平衡位置時位移方向與速度方向相同,靠近平衡位置時位移方向與速度方向相反。當然單擺的位移與速度方向就不在一條直線上。

三是振子所受的回複力方向與物體所受的合力方向不一定相同。還是說單擺,單擺在平衡位置附近的擺動既做圓周運動,又做簡諧運動,擺球所受到的各個力的合力既要提供其做圓周運動的向心力,又要提供其做簡諧運動的回複力,即單擺振動過程中擺球受到所有力的合力的一個分力提供向心力,另一個分力或者說重力沿切線方向的分力提供回複力。那麼回複力方向就與擺球所受到的各力的合力方向不相同。

四是振子在平衡位置不一定處于平衡狀态。例如,單擺擺球做簡諧運動經過平衡位置時,由于擺球的平衡位置在圓弧上,擺球在圓弧上做圓周運動需要向心力,故擺球在平衡位置處懸繩的拉力大于擺球的重力,即擺球在平衡位置并非處于平衡狀态。

五是振子在四分之一周期内通過的路程不一定等于振幅。做簡諧運動的物體在一個運動周期的時間内通過的路程是振幅的4倍,在半個周期的時間内通過的路程是振幅的2倍,但是當物體從平衡位置和最大位移之間的某一位置開始運動四分之一周期時間通過的路程就不等于振幅了。因為做簡諧運動的物體在平衡位置附近速度比在最大位移附近速度大,故物體從平衡位置和最大位移之間的某一位置向平衡位置方向運動并通過平衡位置的四分之一周期時間内通過的路程就大于振幅,而向最大位移方向運動并返回的四分之一周期時間内通過的路程就小于振幅。這個結論大家也可以畫速度時間圖像直觀看出來。

六是振子振動快時物體的瞬時速度不一定快。簡諧運動的振動快慢由振動周期或頻率反映,周期小振動快,周期大振動慢;而做簡諧運動的物體運動快慢則由物體運動的瞬時速度反映。振動快慢是系統的特性與速度沒有關系。

七是振子每次通過同一位置時,同一物理量不一定相同。由于簡諧運動具有周期性,故描述物體運動狀态的物理量以及所受的回複力都在随時間做周期性變化,這樣物體每次通過運動路線上的同一位置時,同一物理量也就不一定相同。其中通過同一位置時相同的物理量是位移、動能、回複力、以及回複力産生的加速度,而速度、動量這兩個物理量在物體連續通過同一位置時就不相同,這是因為速度、動量是矢量,其方向與運動方向相同,而物體連續通過同一位直時運動方向是相反的,所以物體每次通過同一位置時,同一物理量不一定相同。

八是運動物體在半個周期内回複力做功一定為零,但回複力的沖量不一定為零。做簡諧運動的物體在任意半個周期的前後瞬間,其速度大小一定相同,速度方向可能是相同的,也可能是相反的。故由動能定理和動量定理知,物體在半個周期内回複力做功一定為零,回複力的沖量不一定為零。

這幾方面的誤區很好想,主要是羅列出來讓大家有個印象就好。

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