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(知识点)简谐运动的回复力与位移的区别

更新时间:2024-01-05 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

简谐运动是最简单、最基本的机械震动,是物体在遭到跟偏离平衡位置的位移大小成反比,但是总指向平衡位置的回复力作用下的震动。并且我们初学者常常在学习的时侯会犯一些认识上的误区。dy7物理好资源网(原物理ok网)

一是路线不一定都是直线。后续我们学习的单摆就是典型的事例。dy7物理好资源网(原物理ok网)

二是振子的速率方向与位移方向不一定相同。简谐运动的位移指的是震动物体偏离平衡位置的位移,位移的起点总是在平衡位置,这么当物体远离平衡位置时位移方向与速率方向相同,紧靠平衡位置时位移方向与速率方向相反。其实单摆的位移与速率方向就不在一条直线上。dy7物理好资源网(原物理ok网)

三是振子所受的回复力方向与物体所受的合力方向不一定相同。还是说单摆,单摆在平衡位置附近的摆动既做圆周运动,又做简谐运动,摆球所遭到的各个力的合力既要提供其做圆周运动的向心力,又要提供其做简谐运动的回复力,即单摆震动过程中摆球遭到所有力的合力的一个分力提供向心力,另一个分力或则说重力沿切线方向的分力提供回复力。这么回复力方向就与摆球所遭到的各力的合力方向不相同。dy7物理好资源网(原物理ok网)

四是振子在平衡位置不一定处于平衡状态。诸如,单摆摆球做简谐运动经过平衡位置时,因为摆球的平衡位置在弧形上单摆回复力,摆球在弧形上做圆周运动须要向心力,故摆球在平衡位置处悬绳的拉力小于摆球的重力,即摆球在平衡位置并非处于平衡状态。dy7物理好资源网(原物理ok网)

五是振子在四分之一周期内通过的路程不一定等于振幅。做简谐运动的物体在一个运动周期的时间内通过的路程是振幅的4倍,在半个周期的时间内通过的路程是振幅的2倍,并且当物体从平衡位置和最大位移之间的某一位置开始运动四分之一周期时间通过的路程就不等于振幅了。由于做简谐运动的物体在平衡位置附近速率比在最大位移附近速率大,故物体从平衡位置和最大位移之间的某一位置向平衡位置方向运动并通过平衡位置的四分之一周期时间内通过的路程就小于振幅,而向最大位移方向运动并返回的四分之一周期时间内通过的路程就大于振幅。这个推论你们也可以画速率时间图象直观看下来。dy7物理好资源网(原物理ok网)

六是振子震动快时物体的瞬时速率不一定快。简谐运动的震动快慢由震动周期或频度反映,周期小震动快,周期大震动慢;而做简谐运动的物体运动快慢则由物体运动的瞬时速率反映。震动快慢是系统的特点与速率没有关系。dy7物理好资源网(原物理ok网)

七是振子每次通过同一位置时,同一化学量不一定相同。因为简谐运动具有周期性,故描述物体运动状态的数学量以及所受的回复力都在随时间做周期性变化,这样物体每次通过运动路线上的同一位置时,同一化学量也就不一定相同。其中通过同一位置时相同的化学量是位移、动能、回复力、以及回复力形成的加速度单摆回复力,而速率、动量这两个化学量在物体连续通过同一位置时就不相同,这是由于速率、动量是矢量,其方向与运动方向相同,而物体连续通过同一位直时运动方向是相反的,所以物体每次通过同一位置时,同一化学量不一定相同。dy7物理好资源网(原物理ok网)

八是运动物体在半个周期内回复力做功一定为零,但回复力的冲量不一定为零。做简谐运动的物体在任意半个周期的前后顿时,其速率大小一定相同,速率方向可能是相同的,也可能是相反的。故由动能定律和动量定律知,物体在半个周期内回复力做功一定为零,回复力的冲量不一定为零。dy7物理好资源网(原物理ok网)

这几方面的误区很好想,主要是罗列举来让你们有个印象就好。dy7物理好资源网(原物理ok网)

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