高中物理,簡諧波的每個質點為什麼作簡諧運動,力跟位移怎麼時相反的?

時間 2021-09-08 23:58:36

1樓:滄浪之水

實際上,只有波形穩定後才是簡諧振動:乙個質點受到前後兩個質點的力,這兩個力的合力就是該質點的回覆力。

而在波前,即剛起振的短時間內,質點並不做簡諧振動。很容易理解,因為簡諧振動平衡位置處速度最大,而剛起振的點速度應該為0,這是矛盾的。

2樓:panpan

但無奈物理課本並沒有講清楚為什麼振子系統受到擾動後會做簡諧振動,以及在介質中傳播仍然是簡諧振動。

事實上,當振子受到脅迫後,它會產生彈性形變,這個外力的大小與彈性形變數成正比(想象是彈簧振子系統)。通過計算表明(解微分方程),振子振動的位移函式就是正弦函式的形式。當振子處在介質中振動時,會對相鄰質點產生脅變,迫使相鄰質點也開始振動。

此時由於介質中質點也因外力產生了形變,可應用牛頓第二定律求解(解偏微分方程),得出該質點的運動同樣是簡諧振動。

由於高中數學知識所限,定性的解釋是:介質中的質點會因振子對它的作用(彈性形變)而開始運動,它的運動情況將同振子一致,而振子是簡諧振動,那麼介質中的質點也將是簡諧振動。

所以說這個外力才是系統做簡諧振動的根源,而回覆力是系統想要克服外力的形變而產生的系統內力,能夠更形象化的說明彈性過程,它要阻止振動,所以方向總位移方向相反。而你問題中提到的力就是振子對相鄰質點的外力,是會和位移方向相同的,所以說的都沒錯。

3樓:老蒲講物理

這個力叫回覆力,跟之前的向心力類似,不是物體實際受到的力,是別的力提供的,比如說彈簧振子中就是彈簧彈力。回覆力的方向永遠都指向平衡位置。位移呢指的是相對平衡位置的位移,而不是你高一學的那個位移。

然後你就會發現位移一直和回覆力相反(除了在平衡位置),因為回覆力指向平衡位置,位移背離平衡位置(都是以平衡位置為初位置)

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