弹簧振子能量转换实验台

振子经过平衡位置时,弹簧已经恢复原长,系统的能量去了哪里?让振子跑起来,盯住右侧两只“能量槽”。

水平弹簧振子实时位置 左端固定的弹簧连接滑块,滑块在平衡位置两侧做简谐运动。 左端点 平衡位置 右端点 振子 速度
相对位置+0.200 米
速度0.000 米/秒
运动时刻0.00 秒

研究对象讨论机械能守恒时,系统应包含振子与弹簧。若只把振子作为研究对象,弹簧弹力就是外力,不能把弹性势能漏在系统外。

振幅变大,能量怎样变?

端点处振子速度为零,全部机械能都储存在弹簧中,所以总机械能由振幅直接决定。

总机械能 = ½ × 劲度系数 × 振幅²

当前振幅是 10 厘米的 2.0 倍,总机械能就是对应值的 4.0 倍。

振幅与总机械能关系图 总机械能与振幅的平方成正比,曲线向上弯曲。 当前值 振幅(厘米) 总机械能 0 10 20 30 40

理想水平模型:振子质量 1 千克,弹簧劲度系数 10 牛/米,不计摩擦与空气阻力。