简谐运动周期公式是T=(2π√(m/k)),其中T代表周期,m是回复力,k是回复力与位移的比值。该公式表示做简谐运动的物体,完成一次全振动所用的时间为一个周期。
例题:
题目:简谐运动周期公式应用
【问题描述】
有一弹簧振子,质量为m,弹簧的劲度系数为k,它在水平面内做简谐运动。求:
1. 振子的最大加速度;
2. 振子的最大速度;
3. 振子的周期。
【解答】
1. 当振子位移最大时,振子的加速度最大,此时弹簧的弹力与重力平衡,即弹簧的弹力等于振子的重力。根据牛顿第二定律,有:
$ma = F = - kx$
其中,$a$为最大加速度,$F$为弹簧的弹力,$k$为弹簧的劲度系数,$x$为振子的位移。解得:
$a = \frac{mg}{k}$
2. 当振子位移最大时,振子的速度为零。根据简谐运动的定义,振子的速度与位移成正比,因此振子的最大速度为零。
3. 振子的周期由弹簧的劲度系数和振子的质量决定。根据简谐运动的周期公式:
$T = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}$
其中,$T$为周期,$\pi$为圆周率,$m$为振子的质量,$k$为弹簧的劲度系数。解得:
$T = 2\pi\sqrt{\frac{mk}{k}}$
【题目分析】
本题主要考察简谐运动的基本概念和周期公式的应用。通过求解最大加速度和最大速度,可以加深对简谐运动特性的理解。同时,根据周期公式可以得出周期与弹簧的劲度系数和振子的质量之间的关系。在解题过程中需要注意到的是,当振子位移最大时,振子的加速度最大,速度为零;而当振子速度最大时,加速度为零,位移最小。这些特性是简谐运动的基本规律。
【相关知识点】
【题目延伸】
1. 当振子到达平衡位置下方时,振子的加速度方向如何?
2. 当振子到达平衡位置上方时,振子的速度方向如何?
3. 简谐运动的频率与什么因素有关?如何用频率计算周期?