问题标题:
一弹簧振子延X轴做简谐振动.已知振动物体最大位移为XM=0.4m,最大回复力为F=0.8N,最大速度Vm=0.8兀m/s,若t=0时的初位移为+0.2m.,且初速度与所选X轴方向相反,求此振动的表达式及振动能量
问题描述:
一弹簧振子延X轴做简谐振动.已知振动物体最大位移为XM=0.4m,最大回复力为F=0.8N,最大速度Vm=0.8兀m/s,若t=0时的初位移为+0.2m.,且初速度与所选X轴方向相反,求此振动的表达式及振动能量
蔡芳回答:
回复系数是K=F/XM=0.8/0.4=2 牛/米
振动能量是 E=K*XM^2/2=2*0.4^2/2=0.16焦耳
由于振动能量也等于最大动能,即 E=m*Vm^2/2
所以 m*(0.8*π)^2/2=0.16
得振子的质量是 m=1/(2*π^2) 千克
振子的振动周期是 T=2π*根号(m/K)=2π*根号[1/(2*π^2)K]=根号(2/K)=根号(2/2)=1秒
振子的振动表达式 X=XM*Sin[(2π/T)t+θ]=0.4*Sin(2πt+θ)米
由初始条件 t=0时,X=0.2米,得 θ=5π/6(不能取π/6,因为此时初速度方向与X轴方向相反)
所以所求振动表达式是 X=0.4*Sin(2πt+5π/6)米
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