Пружинный маятник. Пружинный маятник представляет собой материальную точку массой

Пружинный маятник представляет собой материальную точку массой , прикрепленную к абсолютно упругой невесомой пружине с жесткостью . Различают два случая: горизонтальный (рис.2,а) и вертикальный (рис.2,б) пружинные маятники.
а) Горизонтальный маятник (рис2,а). При смещении груза из положения равновесия на величину x на него действует в горизонтальном направлении возвращающая упругая сила (закон Гука). Предполагается, что горизонтальная опора, по которой скользит груз m при своих колебаниях, абсолютно гладкая (трения нет).
б) Вертикальный маятник (рис.2,б). Положение равновесия в этом случае характеризуется условием:
где - величина упругой силы, действующей на груз при статическом растяжении пружины на под действием силы тяжести груза .

А

Рис.2. Пружинный маятник: а) горизонтальный и б) вертикальный.

Если растянуть пружину и отпустить груз, то он начнет совершать вертикальные колебания. Если смещение в какой-то момент времени будет , то сила упругости запишется теперь как . В обоих рассмотренных случаях пружинный маятник совершает гармонические колебания с периодом и циклической частотой .На примере рассмотрения пружинного маятника можно сделать вывод о том, что гармонические колебания – это движение, вызванное силой, возрастающей пропорционально смещению . Таким образом, если возвращающая сила внешне по виду напоминает закон Гука (она получила название квазиупругой силы), то система должна совершать гармонические колебания. В момент прохождения положения равновесия на тело не действует возвращающая сила, однако, тело по инерции проскакивает положение равновесия и возвращающая сила меняет направление на противоположное.

Дата добавления: 2015-07-15