问题
问答题
一单摆做简谐振动,其回复力F与位移x的关系图线如图所示,摆球质量为100g,当地重力加速度为9.8m/s2,试求:
(1)此单摆摆长和周期.
(2)单摆做简谐振动的最大加速度和最大速度.

答案
(1)设回复力为F回,则F回=-
xmg l
由图读出x=-0.872m,F回=0.854N,代入上式得
l=-
x=1m mg F回
周期T=2π
=2s l g
(2)简谐运动加速度的表达式a=-
xg l
当x=A时,加速度最大.
最大加速度大小am=gsinθ=gA l
代入解得am=0.85 m/s2
设最大速度为v,由机械能守恒定律
mv2=mgl(1-cosθ) cosθ=1 2
=1-sin2θ 1-(
)2g l
代入解得v=
=0.44m/s; 2gl(1-cosθ)
答:(1)此单摆摆长为1m,周期为2s.
(2)单摆做简谐振动的最大加速度为0.85m/s2,最大速度为0.44m/s.