如图所示,质量为m的木块放在弹簧上,与弹簧在竖直方向做简谐运动,当振幅为A时,物体对弹簧的最大压力是物体重力的1.5倍,

如图所示,质量为m的木块放在弹簧上,与弹簧在竖直方向做简谐运动,当振幅为A时,物体对弹簧的最大压力是物体重力的1.5倍,则该简谐运动的平衡位置在何处?则物体对弹簧的最小弹力是多大?要是物体在振动中不离开弹簧,振幅不能超过多大?
这类题目我是一点也摸不着头脑望高手指教,图片就是平面上一个弹簧上方放着个质量为m的长方形物块
小心翼翼 1年前 已收到1个回答 举报

wei1006wei 幼苗

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物体质量是m,设弹簧的劲度系数是K,弹簧的原长足够长.
当木块放到弹簧上,压缩弹簧时,若木块在平衡位置,则此时弹簧的弹力(竖直向上)的大小等于木块的重力.
即 K*X0=mg ,X0是此时弹簧被压缩的量
由题目条件知,当振幅为A时,物体对弹簧的最大压力(在最低点处)是物体重力的1.5倍
此时弹簧被压缩的量是 X1=X0+A
得 K*X1=1.5*mg
即 K*(X0+A)=1.5*mg
K*A=0.5*mg
得 K=0.5*mg / A  (因木块不脱离弹簧,所以A<X0----否则第一问就没意义了)
  当木块在最低点时,回复力(合力)大小等于 K*A(方向是竖直向上).
那么当木块在最高点时,回复力(合力)大小必等于 K*A(方向是竖直向下),而此时弹簧对木块的弹力方向是竖直向上的.
因此,在最高点有 mg-F弹小=K*A ,F弹小 就是所求的最小弹力
得所求最小弹力是 F弹小=mg-K*A=mg-0.5*mg=0.5*mg
要物体在振动中不离开弹簧,最大振幅只能等于X0 (在最高点时物体与弹簧接触,但无弹力)
即这时的最大振幅是 A大=X0=mg / K=mg /(0.5*mg / A)=2*A
注:弹簧振子的振动有对称性(回复力、加速度、速度、位移等).

1年前 追问

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小心翼翼 举报

那则该简谐运动的平衡位置在何处,这问我该怎么回答呢,答案是什么,还有为什么当木块在最低点时,回复力(合力)大小等于 K*A(方向是竖直向上)。 那么当木块在最高点时,回复力(合力)大小必等于 K*A(方向是竖直向下),

举报 wei1006wei

平衡位置就是合力为0时,物体所在的位置,这时弹簧振子的合力(回复力)等于0。 从前面的分析中,已经得到: K*(X0+A)=1.5*mg K*A=0.5*mg 得 K=0.5*mg / A 那么 (0.5*mg / A)*(X0+A)=1.5*mg X0=2*A 即平衡位置是在弹簧被向下压缩X0=2*A的位置。 另外,弹簧振子的振动是简谐运动,振动具有对称性,所以在最低点(一个最大位移处)与在最高点(另一个最大位移处)的回复力必是大小相等、方向相反。
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