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什么是简谐振动?说明下列振动是否为简谐振动: (1)拍皮球时球的上下运动; (2)一小球
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什么是简谐振动?说明下列振动是否为简谐振动:
(1)拍皮球时球的上下运动;
(2)一小球在半径很大的光滑凹球面底部的小幅度摆动。
参考答案
简谐振动是最基本、最重要的一种振动。可以从不同方面给出简谐振动的定义。
(1)物体在弹性力F=-kx作用下的振动,称为简谐振动。
(2)如果物体运动的位移x满足微分方程时,则该物体的运动为简谐振动。
(3)物体往复运动,其位移可表示为时间的正弦或余弦函数,即x=Acos(ωt+φ)时,该物体的振动为简谐振动。
以上三个定义是等效的。
在拍皮球时球的上下运动过程中,因为皮球所受外力不符合F=-kx这一规律,所以皮球的运动不是简谐振动。小球在半径很大的光滑凹球面底部的小幅度摆动,类似单摆的运动,在角位移很小的情况下其受力符合F=-kx这一规律,且振动可用简谐振动的方程形式表示,所以其振动为简谐振动。