符合什么规律的运动才是简谐振动?分别分析下列运动是不是简谐振动.
(1) 拍皮球时球的运动;
(2) 如题 5.3.1 图所示,一小球在一个半径很大的光滑凹球面内滚动 (设小球所经过的弧线很短).

题5.3.1图
弹簧振子的振幅增大到原振幅的 2 倍时,其振动周期、振动能量、最大速度和最大加速度等物理量将如何变化?
单摆的周期受哪些因素影响?把某一单摆由赤道拿到北极去,它的周期是否变化?
简谐振动的速度和加速度在什么情况下是同号的?在什么情况下是异号的?加速度为正值时,振动质点的速率是否一定在增大?
质量为 10 × 10⁻3 kg 的小球与轻弹簧组成的系统,按 x = 0.1 cos (8π t + (2π)/(3)) (SI) 的规律做简谐振动. (1) 求振动的周期、振幅、初相位及速度与加速度的最大值; (2) 求最大回复力、振动能量、平均动能和平均势能,在哪些位置上动能与势能相等? (3) 求 t₂ = 5 s 与 t₁ = 1 s 两个时刻的相位差.
一个沿 x 轴做简谐振动的弹簧振子,振幅为 A,周期为 T,其振动方程用余弦函数表示.如果 t = 0 时质点的状态分别是: (1) x₀ = -A ; (2) 过平衡位置向 x 轴正方向运动; (3) 过 x = A/2 处且向 x 轴负方向运动; (4) 过 x = -(A)/(√(2)) 处且向 x 轴正方向运动. 试求出相应的初相位,并写出振动方程.
一质量为 10 × 10⁻3 kg 的物体做简谐振动,振幅为 24 cm,周期为 4.0 s,当 t = 0 时位移为 +24 cm。求: (1) t = 0.5 s 时,物体所在的位置及此时所受力的大小和方向; (2) 由起始位置运动到 x = 12 cm 处所需的最短时间; (3) 在 x = 12 cm 处物体的总能量.
有一轻弹簧,下面悬挂质量为 1.0 g 的物体时,伸长量为 4.9 cm. 用这个弹簧和一个质量为 8.0 g 的小球构成弹簧振子,将小球由平衡位置向下拉开 1.0 cm 后,给予向上的初速率 v₀ = 5.0 cm/s,求振动周期和振动方程.
题 5.3.9 图所示为两个简谐振动的 x-t 曲线,试分别写出其简谐振动方程.

(a)

(b)
题5.3.9图
有一单摆,摆长 l = 1.0m ,摆球质量 m = 10× 10⁻3kg ,当摆球处在平衡位置时,若给小球一水平向右的冲量 FΔ t = 1.0× 10⁻4kg· m / s ,取打击时刻为计时起点( t = 0 ),求振动的初相位和角振幅,并写出小球的振动方程。
有两个同方向同频率的简谐振动 A 和 B,其合振动的振幅为 0.20 m,相位与简谐振动 A 的相位差为 (π)/(6) ,已知简谐振动 A 的振幅为 0.173 m,求简谐振动 B 的振幅,以及简谐振动 A 和 B 的相位差。
试用最简单的方法求出下列两组简谐振动合成后所得合振动的振幅:
{ l x _ 1 = 5 cos (3 t + frac π3) cm x _ 2 = 5 cos (3 t + frac 7 π3) cm .{ l x _ 1 = 5 cos (3 t + frac π3) cm x _ 2 = 5 cos (3 t + frac 4 π3) cm .一质点同时参与两个在同一直线上的简谐振动,振动方程为 { l x₁ = 0.4 cos (2t + (π)/(6)) m x₂ = 0.3 cos (2t - 5/6π) m . 试分别用旋转矢量法和振动合成法求合振动的振幅和初相位,并写出合振动方程.
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