质点延Ox轴做直线运动加速度a=-kx,k为正的常量,质点在X0处的速度是V0,求质点速度的大小V与坐标X的函数
人气:244 ℃ 时间:2019-10-19 20:47:44
解答
还记得简谐运动的的回复力 F=-K1*X ,a=F / m=-(K1/ m)*X ,在X=0处(平衡位置)速度是最大的,即在X0处的速度 V0是最大的,最大动能是 (m*V0^2 / 2),在坐标X处,速度是与X方向相反的,即速度是 -V,由总能量守恒得(m*V0^2 / 2)=(m*V^2 / 2)+(K1*X^2 / 2)
回到本问题:从加速度的表达式 a=-K*X 看,是一个简谐运动的方程,对照之下,知
K=K1 / m
即 K1=m*K
将关系式 K1=m*K 代入前面总能量守恒的方程中,得
(m*V0^2 / 2)=(m*V^2 / 2)+(m*K*X^2 / 2)
考虑到 V与X反向(即差个负号),整理上式得
V=±根号(V0^2-K*X^2) ,这就是结果.说明:X为正,V就取负;X为负,V就取正.
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