如图所示,倾角为、光滑的斜面体固定在水平面上,底端有垂直斜面的挡板,劲度系数为的轻质弹簧,下端拴接着质量为的物体,上端放着质量为的物体(与弹簧不拴接)。现沿斜面向下压一段距离释放,它就沿斜面上下做简谐运动,振动过程中,始终没有离开弹簧。试求:
①振动的振幅的最大值。
②以最大振幅振动时,对挡板的最大压力。
①②
【解析】
①P若做简谐运动,则P位于平衡位置时,沿斜面方向受到的合外力等于0,而P沿斜面的方向上有重力的分力和弹簧的弹力,可知二者大小相等,方向相反,即:
所以:
由题意,P向上到达最高点的位置时,弹簧的长度恰好等于原长,是P仍然能做简谐运动的最高点,所以P的最大振幅:
②P以最大振幅振动时,由简谐运动的特点可知,P到达最低点时,弹簧的压缩量.以B为研究对象,则B受到重力、斜面的支持力、挡板的支持力和弹簧沿斜面向下的压力,沿斜面的方向:
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