在光滑水平面上有一弹簧振子,弹簧的劲度系数为k,振子质量为M,振动的最大速度为v0.如图所示.当振子在最大位移为A的时刻把质量为m的物体轻放其上,则(1)要保持物体和振子一起振动,二者间摩擦因数至少是多少?(2)一起振动时,二者经过平衡位置的速度多大?振幅又是多大?
问题描述:
在光滑水平面上有一弹簧振子,弹簧的劲度系数为k,振子质量为M,振动的最大速度为v0.如图所示.当振子在最大位移为A的时刻把质量为m的物体轻放其上,则
(1)要保持物体和振子一起振动,二者间摩擦因数至少是多少?
(2)一起振动时,二者经过平衡位置的速度多大?振幅又是多大?
答
(1)放物体后,假定一起振动,则可以产生最大加速度为:a=kAM+m此时摩擦力最大,以m为研究对象,根据牛顿第二定律:f=ma=mkAM+m又f=μmg得:μ=kA(M+m)g即要保持物体和振子一起振动,二者间摩擦因数至少是kA(M+m)g...
答案解析:(1)要使两个物体一起做简谐运动,由于到达最大位移处时,两物体间的静摩擦力最大,故此时的摩擦力为于最大静摩擦力的最小值;
(2)弹簧振子系统机械能守恒,根据机械能守恒定律列式分析求解.
考试点:简谐运动的回复力和能量;简谐运动;简谐运动的振幅、周期和频率.
知识点:本题关键是对物体受力分析,找到恢复力来源,然后根据机械能守恒定律和牛顿第二定律列式求解.