一个在光滑水平面上做简谐运动的弹簧振子,当振子运动至平衡位置左侧2cm时,振子加速度为4m/s2,求当振子运动至平衡位置右侧3cm时加速度大小和方向.

问题描述:

一个在光滑水平面上做简谐运动的弹簧振子,当振子运动至平衡位置左侧2cm时,振子加速度为4m/s2,求当振子运动至平衡位置右侧3cm时加速度大小和方向.

水平放置的弹簧振子受到合力充当回复力,大小满足F=-kx,所以有:a=

kx
m

代入数据,有:4=-
2k
m
…①
当它运动到平衡位置右侧3cm处时,a=
−3k
m
…②
联立①②解得:a=6m/s2
即加速度的大小为6m/s2,方向为水平向左;
答:当振子运动至平衡位置右侧3cm时加速度大小和方向6m/s2,水平向左.
答案解析:水平放置的弹簧振子受到合力充当回复力,大小满足F=-kx的规律,根据牛顿第二定律列式分析求解即可.
考试点:简谐运动的回复力和能量.
知识点:本题关键根据简谐运动的回复力公式求解出劲度系数,然后结合牛顿第二定律列式分析,要注意回复力公式中的正负表示方向始终与位移反向.