已知质量为m0的物体在受到F=-k0x的回复力作用下,将做简谐运动,其偏离平衡位置的位移x与时间t的关系遵循规律x=Asin (ωt+φ),其中ω=k0m0,k0为比例系数,A为振幅。如图,一竖直光滑的足够长圆管,内有一劲度系数为k的轻质弹簧,弹簧下端固定于地面上,上端与一质量为m的圆盘a相连,圆盘a静止时所在位置为O。另一质量为2m 的圆盘b从距O高度为H=9mg2k的P点由静止由静止开始下落,与a发生碰撞,瞬间粘在一起 向下运动,运动的最低点为Q。两圆盘厚度不计,半径相同且略小于圆管半径。在运动过程中,弹簧形变始终在弹性限度内,且当形变量为x时,弹性势能为Ep=12kx2。重力加速度为g,忽略一切阻力。求:
(1)整个运动过程系统损失的机械能;
(2)圆盘a、b碰后做简谐运动的振幅;
(3)从圆盘b开始下落到第一次运动至最低点Q所用的时间。
k
0
m
0
9
mg
2
k
1
2
【答案】(1)整个运动过程系统损失的机械能是;
(2)圆盘a、b碰后做简谐运动的振幅是;
(3)从圆盘b开始下落到第一次运动至最低点Q所用的时间是3+2π。
3
m
2
g
2
k
(2)圆盘a、b碰后做简谐运动的振幅是
4
mg
k
(3)从圆盘b开始下落到第一次运动至最低点Q所用的时间是3
m
k
m
3
k
【解答】
【点评】
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