作者Barney (legendary)
看板tutor
标题Re: [解题] 高二物理-简谐运动
时间Tue Dec 2 20:12:35 2014
引述《a7101251 (小杰)》之铭言:
: 各位前辈安安
: 原PO的问题小弟觉得似乎可以用大学动力学来解释
: 首先先想成系统在平衡位置
: 然後向下施力使其产生小位移
: 偏离了平衡位置自然就会产生加速度
: 至於滑轮的静平衡事实上和他是否有无加速度是无关的
: 滑轮之所以静平衡是因为质量忽略
: 在F=ma的情况下质量忽略,即便有加速度我们也会认为滑轮静力平衡
首先,感谢小杰的回覆^^
我原本也以为大概是因为滑轮的质量被忽略,所以才会有滑轮静力平衡的结果。
但是後来发现即使我把滑轮的质量加入计算,
依我的假设还是会发现:
把 F_拉放手的瞬间,滑轮还是合力为0。
这也就是我百思不解的地方,所以最後才会猜想,是否是因为绳子的质量被忽略
或是 m 在上升时的假想力。
但无论如何都无法自圆其说?
最後再把原文copy过来以便讨论:
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
: 至於答案的部分是对的
: 振动方程解出来的自然频率Wn=sprt(k/4m)
: 故振动周期T=4*pi*sqrt(m/k)
: 考研究所鲁蛇的一点拙见希望能帮到原PO^^
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 1.175.69.58
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※ 编辑: Barney (1.175.69.58), 12/02/2014 20:14:25