作者Barney (legendary)
看板Physics
标题[问题] 高二物理-简谐运动
时间Sat Nov 29 01:43:41 2014
各位版友好,这个问题其实是我在上课时,发现一个问题。
所以其实是PO tutor版,但想说可能不只是高中的问题而已,故而也转到此版。
希望版友可以为我解惑,也希望可以引起版友兴趣讨论一下:-)
感谢大家<(_ _)<
1.年级:高二
2.科目:物理
3.章节:简谐运动
4.题目:
图中,弹簧的力常数为 k,则当质量为 m 的木块作简谐运动时,其周期为何?
(不计动滑轮的质量、摩擦力)
图在此:
http://ppt.cc/EtlR
5.想法:
我的问题其实是:
我先假想把 m 向下拉低2r的高度,则滑轮被会向下拉低r,
且此时先以一个力 F_拉 把m向下拉住,先保持静力平衡。
发现此时两绳张力与弹簧弹力相等。但
F_拉 放手的瞬间,滑轮却是静力平衡,那麽它往上的加速度何来呢?
我有想过是否是绳子在加速上升时,其视重所造成弹力>两绳张力
於是我假设了绳子有质量,但却不知道怎麽算绳子的视重...
以下为我这题的解法,与想法详述。感谢真强者们解惑了><
先假设图中达静力平衡时,弹簧伸长量为 x ,弹力系数为 k,所以:
F_0 = kx = 2mg (因为有两条绳子下拉) -- 式(1)
再来假想把 m 向下拉低2r的高度,则滑轮被会向下拉低r,
且此时先以一个力 F_拉 把m向下拉住,先保持静力平衡。
此时,设m受到3个力:
1. 绳子张力 T
2. 重力 mg
3. 上述假设的下拉力 F_拉
因为静力平衡,故此时,
1. T = mg + F_拉
2. 弹力 F_弹 = k(x+r) = 2T (因为有两条绳子下拉)
=> T = k(x+r)/2
再来讨论下拉力 F_拉 消失的瞬间,m 只受两个力,分别为 T 和 mg,故
m 受合力为 T-mg = (kx+kr)/2 -mg
= (2mg+kr)/2 -mg 注: 根据式(1)得kx = 2mg
= kr/2
再假设m之简谐运动周期为t ,把SHM视为等速率圆周运动,则 kr/2为向心力,故得
kr/2 = (4π^2)rm/(t^2)
=> t = 4π* sqrt(m/k) 注:答案没错,但却发现上述的问题 orz
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※ 编辑: Barney (1.175.160.27), 11/29/2014 01:42:23
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※ 转录者: Barney (1.175.160.27), 11/29/2014 01:43:41
※ 编辑: Barney (1.175.160.27), 11/29/2014 01:46:51
1F:推 Landau: 滑轮没有质量,受净力应为零 11/29 05:16
2F:推 Landau: 想像滑轮有一超小质量,因此也只须超小的力就能达到所需加 11/29 05:18
3F:→ Landau: 速度 11/29 05:18