彈簧振子在有摩擦力的水平面上怎麼做簡諧運動?

時間 2021-05-29 22:23:01

1樓:

這個是可以給出解析解的。

正好最近涉及到關於這種模型的高中問題的輔導,這裡使用其中的兩個假設:靜摩擦力等於動摩擦力以及動摩擦力只與壓力有關。然後我們考慮乙個比較簡單的情況,質量為 的滑塊,與勁度係數為 的彈簧連線,在動摩擦因數為 的桌面上拉至偏離平衡位置 0" eeimg="1"/>(為了方便進行的假設,偏移 時在下面解前面加個負號即可),求之後的運動。

寫出運動方程

0 \\ x|_ &= A, & A > 0 \\ \dot|_ &= 0 \end" eeimg="1"/>

為了方便起見,下面定義 。目測可知,在 時做的是平衡位置在 的簡諧振動,在 0" eeimg="1"/>時做的是平衡位置在 的的簡諧振動。

(2 n + 1) \delta" eeimg="1"/>

這個公式看起來比較複雜,其實背後的物理含義是比較清晰的,做出 x-t 影象以及 v-t 影象

x-t圖

v-t圖

從 v-t 圖中可以看出,每過乙個週期,物體加速度發生一次突變(大小為 ),體現在圖中表現為 v-t 圖斜率的突變。

從 x-t 圖中可以看出,滑塊做每過 振幅減小 的簡諧振動,當速度減為 ,且振幅小於 時,停止運動。

當時那個問題只涉及到從靜止開始的運動,有空更新一維狀況下任意初始條件的通解。

2021-02-09更新:修正手癌,加入任意初始條件的通解。

假設初始位移為 ,初始速度為 ,那麼分兩種情況:

若 或 0" eeimg="1"/>,則 , 。這樣子可以寫出通解為

0" eeimg="1"/>

若 0" eeimg="1"/>或 ,則 , 。這樣子可以寫出通解為

0" eeimg="1"/>結束。

2樓:路徑積分

僅考慮作一維運動的情況,根據摩擦力的大小,可以分為三種情況

1)摩擦力較小,彈簧振子仍然做簡諧振動,但是振幅按照指數規律逐漸縮小,並且週期較無摩擦的的情況更長。

2)摩擦力較大,彈簧振子不再做簡寫振動,而是單調的向平衡位置移動。

3樓:

在微分方程裡加入阻尼項 ,描述簡諧振動的方程變為 ,這個方程的通解是 .

為了能更清楚的了解這個解的性質,我們做乙個變換:

項顯示了振幅隨時間衰減的規律,而 項顯示了其相位隨時間改變規律,這裡會有乙個有意思的事:如果阻尼增大到一定程度,使得 \omega_0^2" eeimg="1"/>,則 成為虛數,說明振子根本無法完成一次振盪,而是以指數趨近於零。

汽車前進,靠的是地面對輪胎的摩擦力?摩擦力是阻力,怎麼能成前進的推動力?

實在看不下去了,力是相互的啊,輪胎去磨地,地也作用於輪胎啊,小明他媽糊了小明一巴掌,小明他媽不光心疼,手也是疼的,因為力是相互的! 幾度痴狂 還是拿自行車來說吧。你抬自行車後輪架起來看一下。在你騎自行車的時候,後輪與地面接觸的部分是向後轉的。也就是說當你正常騎自行車的時候,相對於地面,車輪有向後運動...

摩擦力的原理是什麼?

青牛 滑動摩擦力的等效受力分析圖如下 物體A在物體B上滑動,A和B的接觸面為梯形,梯形夾角為 拉力為F。靜摩擦力當拉力F作用在A上,此時A和B的受力面既有底部的平面,又有側面的斜面,A在拉力的作用下有沿著斜面上公升的趨勢,表現摩擦力等於拉力F。A保持靜止,實際A是在斜面上上公升,位移很小,表現為靜止...

最大靜摩擦力大於動摩擦力的根本原因是什麼?

蘋果 剛裝了這個軟體,試著回答乙個問題。摩擦一般認為有兩個原因。一是原子間相互吸引,一是表面起伏不平。摩擦的兩個樣品相對靜止以後,兩個表面的一部分微凸 asperity 發生變形,接觸位置發生原子間相互吸引,構成靜摩擦力比動摩擦力多的那部分。開始相對運動以後,表面起伏起主要作用,微凸不斷地產生彈性和...