簡諧運動是一種常見且重要的運動形式。它是質(zhì)量為m的物體在受到形如F=-kx的回復(fù)力作用下,物體的位移x與時間t遵循x=Asinωt變化規(guī)律的運動,其中角頻率ω=2πT=km(k為常數(shù),A為振幅,T為周期)。彈簧振子的運動就是其典型代表。
如圖所示,一豎直光滑的管內(nèi)有一勁度系數(shù)為k的輕彈簧,彈簧下端固定于地面,上端與一質(zhì)量為m的小球A相連,小球A靜止時所在位置為O。另一質(zhì)量為m的小球B從距A為H的P點由靜止開始下落,與A發(fā)生瞬間碰撞后一起開始向下做簡諧運動。兩球均可視為質(zhì)點,在運動過程中,彈簧的形變在彈性限度內(nèi),當(dāng)其形變量為x時,彈性勢能為EP=12kx2。已知H=3mgk,重力加速度為g。
求:
(1)B與A碰撞后瞬間一起向下運動的速度;
(2)小球A被碰后向下運動離O點的最大距離;
(3)a.請判斷兩小球一起向下運動的過程是否是簡諧運動,并說明理由。
b.小球A從O點開始向下運動到第一次返回O點所用的時間t。
2
π
T
=
k
m
1
2
k
x
2
3
mg
k
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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