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※ 引述《Barney (legendary)》之銘言: : 各位版友好,這個問題其實是我在上課時,發現一個問題。 : 所以其實是PO tutor版,但想說可能不只是高中的問題而已,故而也轉到此版。 : 希望版友可以為我解惑,也希望可以引起版友興趣討論一下:-) : 感謝大家<(_ _)< : 1.年級:高二 : 2.科目:物理 : 3.章節:簡諧運動 : 4.題目: : 圖中,彈簧的力常數為 k,則當質量為 m 的木塊作簡諧運動時,其週期為何? : (不計動滑輪的質量、摩擦力) : 圖在此:http://ppt.cc/EtlR : 5.想法: : 我的問題其實是: : 我先假想把 m 向下拉低2r的高度,則滑輪被會向下拉低r, : 且此時先以一個力 F_拉 把m向下拉住,先保持靜力平衡。 : 發現此時兩繩張力與彈簧彈力相等。但 : F_拉 放手的瞬間,滑輪卻是靜力平衡,那麼它往上的加速度何來呢? : 我有想過是否是繩子在加速上升時,其視重所造成彈力>兩繩張力 : 於是我假設了繩子有質量,但卻不知道怎麼算繩子的視重... : 以下為我這題的解法,與想法詳述。感謝真強者們解惑了>< : 先假設圖中達靜力平衡時,彈簧伸長量為 x ,彈力係數為 k,所以: : F_0 = kx = 2mg (因為有兩條繩子下拉) -- 式(1) : 再來假想把 m 向下拉低2r的高度,則滑輪被會向下拉低r, : 且此時先以一個力 F_拉 把m向下拉住,先保持靜力平衡。 : 此時,設m受到3個力: : 1. 繩子張力 T : 2. 重力 mg : 3. 上述假設的下拉力 F_拉 : 因為靜力平衡,故此時, : 1. T = mg + F_拉 : 2. 彈力 F_彈 = k(x+r) = 2T (因為有兩條繩子下拉) : => T = k(x+r)/2 : 再來討論下拉力 F_拉 消失的瞬間,m 只受兩個力,分別為 T 和 mg,故 : m 受合力為 T-mg = (kx+kr)/2 -mg : = (2mg+kr)/2 -mg 註: 根據式(1)得kx = 2mg : = kr/2 : 再假設m之簡諧運動週期為t ,把SHM視為等速率圓周運動,則 kr/2為向心力,故得 : kr/2 = (4π^2)rm/(t^2) ^^^應該2r吧?! : => t = 4π* sqrt(m/k) 註:答案沒錯,但卻發現上述的問題 orz 我的解法: 單純只用F的力拉彈簧的話,F=kx =>k=F/x 那麼用F的力來拉m, =>繩上張力會多F=>彈簧張力會多2F=>2F=k(2x)=>彈簧伸長2x=>m下降4x 對m點來說,施力F,形變量4x,相當於一個等效彈簧彈力常數k', 使F=k'(4x)=>k'=F/4x=k/4 簡諧:k'x = m 4π^2 x / T^2 T=2πsqrt(m/k')=4πsqrt(m/k) -- `:.'.·︵○ ...衝了!! /﹀ ≡﹀> -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 123.240.174.192 ※ 文章網址: http://www.ptt.cc/bbs/Physics/M.1417252591.A.FE5.html ※ 編輯: BabyFeeling (123.240.174.192), 11/29/2014 17:18:29