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弹簧在平衡位置振幅不是零吗?为什么我看题目解析里面说平衡位置弹力为KA,竖直方向的弹簧?

222 2023-07-21 15:13 admin

一楼解答结果虽然是对的,但是过程漏洞百出,不做解释! 这个题目一直是问物体对弹簧的压力,这个我们可能不好理解,根据作用力与反作用力(牛顿第三定律),其实就是要我们求弹簧的弹力(求最小压力就是求弹簧的最小弹力) 还要搞清楚的一个问题就是:这个简谐运动的平衡位置不是弹簧处于自然长度的位置,而是木块在弹簧上受力平衡的位置,这时弹簧其实是压缩的,我们设这时的压缩量为x,则有 Kx=mg(1); 还有一个已知条件就是:已知当振幅为A时,物体对弹簧的最大压力是物体重量的1.5倍。

我们要知道,压力最大时就是简谐运动的最低点,这时最大压力也就是弹簧的最大弹力,由题意得 F最大=K(x+A)=1.5mg(2) (注意为什么是x+A,因为平衡位置弹簧压缩X,它的振幅是A,所以到达最低点时,弹簧压缩量是在平衡位置的基础上再压缩A) 联立(1)、(2),得到KA=0.5mg(3) 现在问题是要求最小压力,那最小压力是什么时候呢?其实就是弹簧由平衡位置向上运动位移A(就是简谐运动的另一个极限位置。为什么这时是最小压力呢?我们知道,平衡位置时弹簧是压缩的,那么当弹簧向上运动时,压缩量就减少,压力就减少,所以向上运动到最高点时,就是弹簧压缩量减少最大的位置) 这时弹簧的弹力就是最小压力,所以 F最小=K(X-A)=Kx-KA=mg-0.5mg=0.5mg(由1、3式得来) 第二问:首先我们要明白什么情况下物体离开弹簧,我们要把这句话转换为物理式子! 物体离开弹簧,就是对弹簧没有压力了,那么这时弹簧也就没有弹力了,处于自然长度! 说白了,就是当我们上一问要求的最小压力 F最小=0的时候!,所以有 F最小=K(X-B)=mg-KB=0,即KB=mg,所以B=mg/K=A/0.5=2A(由3式得来)。即当振幅为2A时弹簧就没有弹力了,也就是物体对弹簧没有压力了,这时就是物体离开弹簧的时候1 希望你能明白了,如果还有疑问欢迎继续追问!