题目内容
如图9-4所示,弹簧的一端固定在墙上。另一端连结一质量为的木块,今将木块向右拉开一位移L后释放,木块在有摩擦的水平地面上减幅振动。弹簧第一次恢复原长时,木块速度为,试讨论:木块在整个振动过程中出现速度为的位置有几个。
在整个振动过程中出现速度为的位置有,且只有2个。
放手后,木块在水平方向上的弹力和摩擦力同时作用下,先向左作加速度变小的加速运动。后向左作加速度变大的减速运动。在原平衡位置右侧处(),一定存在一加速度为零的位置,此位置向左的速度最大。根据速度变化必须是连续的原理可知,既然左侧有一,其右侧也一定存在一的位置。
此后的运动,可从能量角度分析不会再有的位置出现。
因为在弹簧第一次恢复原长,木块速度为时,系统振动的能量,此后的运动仍属阻尼振动,由于摩擦的作用振动能量不断减小,,设此后振动中任一时刻的速率为,
即
所以必小于,且不断变小,直至停止振动为止。
此后的运动,可从能量角度分析不会再有的位置出现。
因为在弹簧第一次恢复原长,木块速度为时,系统振动的能量,此后的运动仍属阻尼振动,由于摩擦的作用振动能量不断减小,,设此后振动中任一时刻的速率为,
即
所以必小于,且不断变小,直至停止振动为止。
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