也谈简谐运动固有周期中速度与位移等的关系

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  摘 要:简谐运动的周期固有的,与振幅無关,振幅大的,速度是大,每时刻的位移也大,并且与振幅成比例增加。
  关键词:也谈简谐运动;周期;速度与位移;关系
  简谐运动是一种简单基本的振动,以弹簧振子为例,从它的振动周期公式,可以看出T是一个恒量,只由系统本身的特点决定,如下图所示,振幅如果第一次是第二次的两倍,这两次的周期是一样的,每时刻速度第一次也是第二次的两倍,那么位移有什么关系呢?(也可以拿两个小球质量相同和两根弹簧倔强系数相同的弹簧做成两个一样的弹簧振子进行观察)
  根据能量公式,弹簧振子的总能量为弹性势能与动能的和,用E、m、k、A 分别表示弹簧振子的总能量、质量、倔强系数、振幅、用代表振子在位移为出的速率
  当振幅是的2倍时,是的2倍, 那位移又是怎样的关系?
  计算如下:
  可以看出位移也是2倍关系
  当振幅是的倍时,是的倍, 那位移又是怎样的关系?
  同理可证:
  当振幅是的倍时,是的倍, 位移也是倍关系
  结论:简谐运动的周期固有的,与振幅无关,振幅大的,速度是大,每时刻的位移也大,并且与振幅成比例增加.
  两个相同振子在振幅不同的情况下都用相同的时间,从各自最大的位移回到平衡位置,并且分别速度、加速度、回复力、位移的比例都与振幅比例相同。
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