If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

如果你被网页过滤器挡住,请确保域名*.kastatic.org*.kasandbox.org 没有被阻止.

主要内容

简谐振子的能量复习

复习有关简谐振子的能量的公式与技巧,包括如何判断某个时刻的弹性势能与动能。理解总能量、动能与势能之间的关系。

方程

方程式符号细分概念
Us=12kx2Us是弹性势能,k是弹簧常数,x是相对于未拉伸长度的延伸或压缩长度。弹性势能与长度变化的平方和弹簧常数成正比。
ΔUg=mgΔyΔUg是引力势能的变化,m是质量,g是引力大小,Δy是高度变化。重力势能的变化与质量,重力场强度和高度变化成正比。
K=12mv2K是平移动能,m是质量,v是速度。平移动能与质量和速度的平方成正比。

如何找到谐振子的能量随时间而变化。

弹性势能

弹性势能取决于我们所处的位置,因此根据位置与时间关系曲线可求出谐振子的弹性势能随时间变化。当比较位置和能量图时,有几点需要注意:
  • Us, max 当位置处于AA的最大位移时发生。
  • Us=0当位置处于 x=0.时发生。

动能

动能K取决于系统的速度,因此根据速度与时间的关系曲线可用于找出谐振荡器随时间变化的动能。 在比较速度和能量图时,有几点需要注意:
  • Kmax 在系统达到最大速度时发生|vmax||vmax|
  • K=0 发生时 v=0
图2.比较谐振荡器的速度与时间关系图和动能与时间关系图的。

总能量

总能量是谐振子的动能和弹性势能之和:
E=K+Us
在没有摩擦的情况下,振荡器的总能量是恒定的。当一种能量减少时,另一种能量增加以保持相同的总能量。
图3.谐振荡器的能量与时间的关系图。此图显示总能量Etot (紫色),动能 K (红色)和弹性势能Us (蓝色)。
关于能量所需要记住几点:
  • Us, maxK=0时出现。这发生在振荡的终点,系统在最大位移处暂时停止(v=0) 。
  • Kmax 出现在 Us=0。这是系统在平衡位置(x=0)移动并具有最大速度时。
  • Etot是常量,因此Etot=Kmax=Us, max

了解更多信息

为了检验你对课程的理解以及对这些概念的掌握,请查看我们的练习:

想加入讨论吗?

尚无帖子。
你会英语吗?单击此处查看更多可汗学院英文版的讨论.