如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比,并且总是指向平衡位置,即F=-kx,其中k是由系统本身特性决定的线性回复力常数,那么质点的运动就是简谐运动。
(1)图1所示为一理想单摆,摆球的质量为m,摆长为L。重力加速度为g。请通过计算说明该单摆做简谐运动的线性回复力常数k=?
(2)单摆做简谐运动的过程中,由于偏角很小,因此可以认为摆球沿水平直线运动。
如图2所示,质量为m的摆球在回复力F=-kx作用下沿水平的x轴做简谐运动,若振幅为A,在平衡位置O点的速度为vm,试证明:。
(3)如图3所示,两个相同的理想单摆均悬挂在P点。将B球向左拉开很小的一段距离由静止释放,B球沿水平的x轴运动,在平衡位置O点与静止的C球发生对心碰撞,碰撞后B、C粘在一起向右运动。已知摆球的质量为m,摆长为L。释放B球时的位置到O点的距离为d。重力加速度为g。求B、C碰撞后它们沿x轴正方向运动的最大距离。
用波长为660nm的红光做双缝干涉实验,相邻两亮条纹间距为4.8nm,
①如果实验装置不变,改用波长为440nm的紫光,相邻两亮条纹间距为多少?
②如果相邻两亮条纹间距是4nm,则实验所用单色光波长为多少?
如图所示,让摆球从图中的A位置开始下摆,正好摆到最低点B位置时线被拉断.设摆线长l,悬点到地面的竖直高度为3l,绳子能承受的最大拉力为5mg,不计空气阻力,求:
(1)摆球落地时的速度.
(2)落地点D到C点的距离(g=10 m/s2).
如图所示,一光滑的半径为R的竖直半圆形轨道固定在水平面上,一个质量为m的小球以某一速度冲上轨道,当小球将要从轨道口飞出时,轨道的压力恰好为零,则小球落地点C距A处多远?
如图所示,A是地球的同步卫星.另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内,离地面高度为h.已知地球半径为R,地球自转角速度为ω0,地球表面的重力加速度为g,O为地球中心.
(1)求卫星B的运行周期.
(2)如果卫星B绕行方向与地球自转方向相同,某时刻A、B两卫星相距最近(O、B、A在同一直线上),则至少经过多长时间,它们再一次相距最近?
在如图所示的圆锥摆中,已知绳子长度为L,绳子转动过程中与竖直方向的夹角为θ ,试求小球做圆周运动的周期。