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高中物理比赛典型例题精讲——定滑轮链接下绷簧振子角频率

时间:2022-04-29来源:乐虎最新官网 点击: 44 次

  本期高中物理比赛试题,咱们共同来研究一下绷簧链接下的两物体的振荡角频率,因为一般状况下的绷簧振子,在水平方向上并没有遭到外力的效果,因而绷簧链接下的两个物体的简谐振荡进程,完全可以经过在质心方位分化的方法,将一个绷簧的振荡状况分化为两个独立的串联绷簧的振荡状况,这样就可以经过简略绷簧振子的根底核算方法来直接得到两个振荡物体的振荡方程,可是这样的思路在处理比较复杂的绷簧振子运动状况时,可能会遇到各类问题,本期标题中,就探求了一个比较简略的经过定滑轮链接的绷簧振子和重物的运动联系,来进一步探求在改变的加速度下的绷簧振子的运功状况,并进一步探求绷簧相链接的两个物体之间的相对振荡联系。

  如图1所示,物体 A, B 用细绳相连悬挂与定滑轮 O 上,物体 C 用劲度系数为 k=mg/l 、原长为 l 的绷簧悬挂于 B 下,已知它们的质量联系为 mA = 2m , mB = mC = m ,开始时体系停止,且使绷簧坚持原长开释,若不计滑轮与绳的质量和冲突,试求 C 相关于 B 的角频率。

  经过上面的模仿重现进程,同学们应该关于这个体系的运动状况有了必定的了解,可是关于体系的全体运动状况,却吞没在这个模仿重现进程中了,因为这个模仿的进程时刻太短,并不能表现出这个进程中的完好运动状况,小编在这儿可以给同学们一点儿提示,同学们可以自己核算并比较一下,下方的重物在振荡到平衡方位以上的某点处的体系各个重物的加速度和运动到平衡方位一下的某点处的各个重物的加速度的巨细联系,就会发现一个简略的现实,因为左边重物质量相对较大,在绷簧发生向上效果力的状况下,左边重物所具有的重力加速度比绷簧发生向下效果力时的重力加速度要大一些,这就导致了在满足长的时刻效果下,绷簧链接的两个物体将在左边重物的稳定重力效果下,逐步上升,也便是说,右侧的两个重物其实是在不断的上升进程中,做简谐振荡的,假如同学们细心看上面的模仿重现进程,也会发现,在振荡了一个周期后,右侧绷簧链接的两个物表现已发生了一点儿竖直向上的运动。

  因为这个标题并没有要求核算振荡进程中物体上升的高度的问题,因而在运动进程中,绷簧链接的两个物体的方位改变就没有表现出来,可是同学们要注意到这个方位的改变,小编自己以为,关于这样的一个标题,假如是核算全体的运动进程,包含竖直向上的运动进程,将会是一个更好的标题,也更能表现出物理比赛的中心思维,就这个标题标题而言,假如真的需求核算终究的上升进程,因为简谐振荡进程中的加速度在不断发生改变,那想要经过运动方程的思路来处理是不可的了,剩余的就只有机械能守恒的思路可以使用了,从机械能守恒的视点上来剖析的话,这个进程中尽管没有冲突阻力,可是存在绷簧弹性势能、重力势能和动能的转化,因而要核算终究的运动间隔,只能经过机械能守恒的思路来核算了。

  回到上面的这个标题,其实难度并不是很大,首要的调查点其实便是牛顿第二定律的隔离法剖析问题的才能,只需可以核算出恣意方位的加速度的巨细联系,就很简单得到两个物体之间的相对运动联系,并进一步得到其相对运动的简谐振荡角频率,关于这个问题小编就不再详细说明晰。