弹簧难题,高手进,追加分

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/01 04:17:03
在一劲度系数为K的竖直轻长弹簧下端连接着质量M 的小球,开始时小球静止的处于力平衡。设T=0开始弹簧上端以匀速U竖直向上运动,到T=T0时又突然降到零,试在T>=0的范围内确定小球位置随时间变化的关系
答案

如果不考虑弹簧的阻尼震动的话,我想小球是不会停止下来的吧?一直做往复震动。

参考系不能变。
t=0,弹簧上端向上运动,小球静止,因此,在较短时间内两者距离增大,即弹簧拉伸,小球向上做加速运动,而且是变加速运动。因为变加速,所以依靠高中的数学知识,得到方程式比较困难。

小球向上运动,速度越来越快。这时要看t0的大小。如果t0够大,小球的速度终于大于U,这之后小球和弹簧上端的距离会越来越小,但这时弹簧仍在拉伸状态,因此仍受力,小球继续做向上的变加速运动。随着距离的减小,力越来越小,加速度越来越小,终于达到弹簧的原始状态,此时不受力。但马上距离减小,弹簧开始压缩,小球开始做向上的变减速运动。这时还要考虑弹簧的长度,有可能小球的速度足够大,能够越过弹簧上端。这里假设没有越过。直到小球速度为0,又开始做向下的变加速运动。如果t0足够大,可以循环很多次。或者t0不够大,循环几次(或1次)后,弹簧顶端静止。这时,弹簧顶端在那个阶段时静止,是在小球上升时、下降时?变加速上升还是变减速上升?等等,情况复杂。

如果t0不够大,也存在弹簧上端静止时,是在那个阶段。

总之,非常复杂,在现有条件下。

要想搞清楚,还需要许多假设。

确定小球位置需要一个合适的参考系,为方便研究位置我们选择弹簧上端为参考系。当T=0开始弹簧上端以匀速U竖直向上运动,小球初速度为0,此后小球距弹簧上端的距离随时间逐渐增大;当T=T0时上端速度大小变为0,小球继续以某一速度(小于或等于V)上升,此后做变减速运动至速度为0,后振动,至速度最后为0。
这些都是对的,但是对于你现在的学习范围来说,小球是一个先匀加速然后看T的大小了,若T很长,小球先有振动然后在弹簧静止的时候可能静止,也可能继续振动(加大或者减小,参照波和振动那里)若T很小,那个振动也有可能停止的,实际上是停止是两段波完全干涉了,看不到了而已.