一简谐振动的初相位为0,当振子离开平衡位置2.4cm时,其速度是3m/s;而离开平衡位置2.8cm时

发布时间:2021-02-25 17:21:55

一简谐振动的初相位为0,当振子离开平衡位置2.4cm时,其速度是3m/s;而离开平衡位置2.8cm时其速度是2cm/s,那么该振子的振幅为?周期为?

网友回答

题目的速度单位有矛盾(两个速度数值单位应都是 cm/m 或 m/s),以下我以 m/s 为速度单位分析.
初相位为0,表示开始是向正方向运动的.
设振动方程是 X=A*sin(2π t / T) ,式中 T是周期,A是振幅
两边对时间求一阶导数,得 速度 V=dX / dt
所以 速度是 V=A*(2π / T)*cos(2π t / T)=(2π / T)*根号[ 1-(X / A)^2 ]
将 X1=2.4cm=0.024m ,V1=3cm /s=0.03m/s 代入上式得
0.03=(2π / T)*根号[ 1-(0.024 / A)^2 ] .方程1
将 X1=2.8cm=0.028m ,V1=2.8cm/s=0.028m/s 代入上式得
0.028=(2π / T)*根号[ 1-(0.028 / A)^2 ] .方程2
由方程1和2联立得 振幅 A=0.047米=4.7厘米 ,周期 T=179.8秒
注:以上是按照大学知识求解的,若你是中学生,则可把振动系统当作一个弹簧振子看待,用动能定理来联系两个不同位置的量.(弹性势能计算式 Ep=K*X^2 / 2)
======以下答案可供参考======
供参考答案1:
要质量才能求
供参考答案2:
根据能量列方程:
1/2kA^2=1/2mV1^2+1/2kX1^2
1/2kA^2=1/2mV2^2+1/2kX2^2
V1V2X1X2已知,能求出T,要求振幅A还需知道m或k,
周期可求出为T=4.053s
希望这些对你有帮助。
供参考答案3:
应该是V=A*(2π / T)*根号[ 1-(X / A)^2 ]才正确,少乘了A.
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