简谐振动周期公式

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/13 19:31:06
我知道是2*pi*sqrt(m/k)
谁知道是怎么推导的?
sqrt()是开方的意思
为什么w^2=k/m

令w^2=k/m
则振动方程:x=Acos(wt+fi)
瞬时速度:v=-wAsin(wt+fi)
根据周期定义:x=x`, v=v`(运动状态相同的两点)
设周期为T
代入上面两式:
Acos(wt+fi)=Acos(w(t+T)+fi)
-wAsin(wt+fi)=-wAsin(w(t+T)+fi)
则 wt+fi+2kpi=w(t+T)+fi 其中k=1、2、3……
有因为T为最小正周期(相邻的运动状态相同的点),即k=1
所以 T=2×pi×w=2×pi×sqrt(m/k)

设位移为x,那么速度为x‘,加速度为x’‘,对于质量为m的质点其受力为mx'',它必等于弹性力-kx(弹性恢复力正比于位移,负号表示力的方向与位移方向相反),即:
mx''=-kx
.设初始条件为t=0,x=x0;t=0,x'=0。
求解该二阶微分方程,得:
x=x0cos(√(k/m)t)=X0cosωt
因此,ω=sqr(k/m)
T=2π/ω=2π*sqr(m/k)
注:若初始条件不是上述的,这不过表达式中会出现一个初相位φ,不影响T的表达式。

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