一輕彈簧直立在地面上,其勁度系數(shù)為k=400 N/m,彈簧的上端與盒子A連接在一起,盒子內(nèi)裝物體B,B的上下表面恰好與盒子接觸,A和B的質(zhì)量mA=mB=1 kg,g=10 m/s2,不計阻力,先將A向上抬高使彈簧伸長5 cm后從靜止釋放,A和B一起做上下方向的簡諧運動,已知彈簧的彈性勢能決定于彈簧的形變大小.試求:
(1)A的振幅;
(2)B的最大速率;
(3)在最高點和最低點A和B的作用力.
(1)A=10 cm (2)v=2 m/s (3)a=20 m/s2
(1)設(shè)A和B做簡諧運動的平衡位置為0,彈簧的壓縮量為x0,由平衡條件kx0=(mA+mB)g,得x0=5cm,故A的振幅為A=10 cm.
(2)當(dāng)B運動到平衡位置時速率最大,A和B由靜止釋放到平衡位置過程中,彈簧的伸長量與壓縮量相等,彈性勢能不變,由動能定理:
(mA+mB)gA=(mA+mB)v2,得v= m/s.
(3)設(shè)A、B一齊運動的最大加速度大。ㄗ罡唿c和最低點)為a,由牛頓第二定律(mA+mB)g+kx1=(mA+mB)a,得a=20 m/s2.
取B為研究對象,在最高點時有mBg+F1= mBa,得A對B的作用力F1=10 N,方向向下;在最低點時有F2-mBg= mBa,得A對B的作用力F2=30 N,方向向上.
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一輕質(zhì)彈簧直立在地面上,其勁度系數(shù)為k=400 N/m,彈簧的上端與空心物體A連接,物體B置于A內(nèi),B的上下表面恰好與A接觸,如圖11-3-9所示。A和B的質(zhì)量均為1 kg,先將A向上抬高使彈簧伸長5 cm后從靜止釋放,A和B一起做上下方向的簡諧運動,已知彈簧的彈性勢能決定于彈簧形變大小(g取10 m/s2,阻力不計),求:
圖11-3-9
(1)物體A的振幅。
(2)物體B的最大速率。
(3)在最高點和最低點A對B的作用力。
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