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如图所示,弹簧振子在光滑水平面上以振幅A做简谐运动,质量为M的滑块上面放一个质量为m的砝码,砝码随滑

122 2023-08-01 16:34

(1)使砝码随着滑块一起振动,砝码所受静摩擦力是产生砝码与滑块一起变加速运动的加速度.故M对m的静摩擦力是回复力.

其大小由牛顿第二定律有:f=ma

整体法求共同加速度a,则有:a=

F弹

m+M =

kx

M+m ;

联立上两式,解得:k′=

m

m+M k(k为弹簧的倔强系数)

(2)当滑块运动到振动幅的一半位置时回复力:f′=ma=

m

M+m k?

A

2 =

mkA

2(M+m) ,方向指向平衡位置.

(3)从f=k′x,可以看出,当x增大时,f也增大,当f=fmax=μN时,有最大振动幅,

因fm=mam=μmg

所以:

mk

M+m ?Am=μmg;

解得:Am=

μ(M+m)g

k ;

答:(1)使砝码随滑块一起振动的回复力是静摩擦力,它跟位移成正比的比例常数k′=

m

m+M k;

(2)当滑块运动到振幅一半时,砝码所受回复力有

mkA

2(M+m) ,方向指向平衡位置;

(3)当砝码与滑块的动摩擦因数为μ时,要使砝码与滑块不发生相对滑动的最大振幅为Am=

μ(M+m)g

k .