一、物體運(yùn)動的路線不一定都是直線
例如,單擺擺球做簡諧運(yùn)動時(shí)的運(yùn)動路線是在擺球平衡位置兩側(cè)并通過平衡位置的一段圓弧,即擺球的運(yùn)動路線為曲線。
二、物體運(yùn)動的速度方向與位移方向不一定相同
簡諧運(yùn)動的位移指的是振動物體偏離平衡位置的位移,位移的起點(diǎn)總是在平衡位置,那么當(dāng)物體遠(yuǎn)離平衡位置時(shí)位移方向與速度方向相同,靠近平衡位置時(shí)位移方向與速度方向相反。
三、振動物體所受的回復(fù)力方向與物體所受的合力方向不一定相同
例如,單擺在平衡位置附近(小角度范圍內(nèi))的擺動既做圓周運(yùn)動,又做簡諧運(yùn)動,擺球所受到的各個力的合力既要提供其做圓周運(yùn)動的向心力,又要提供其做簡諧運(yùn)動的回復(fù)力,即單擺振動過程中擺球受到所有力的合力的一個分力提供向心力,另一個分力提供回復(fù)力。那么回復(fù)力方向就與擺球所受到的各力的合力方向不相同。
四、物體在平衡位置不一定處于平衡狀態(tài)
例如,單擺擺球做簡諧運(yùn)動經(jīng)過平衡位置時(shí),由于擺球的平衡位置在圓弧上,擺球在圓弧上做圓周運(yùn)動需要向心力,故擺球在平衡位置處懸繩的拉力大于擺球的重力,即擺球在平衡位置并非處于平衡狀態(tài)。
五、物體在四分之一周期內(nèi)通過的路程不一定等于振幅
做簡諧運(yùn)動的物體在一個運(yùn)動周期的時(shí)間內(nèi)通過的路程是振幅的4倍,在半個周期的時(shí)間內(nèi)通過的路程是振幅的2倍,但是在四分之一周期時(shí)間內(nèi)通過的路程就不一定等于振幅。雖然當(dāng)物體從平衡位置向最大位移運(yùn)動四分之一周期時(shí)間或從最大位移向平衡位置運(yùn)動四分之一周期時(shí)間,物體通過的路程都等于振幅,但是當(dāng)物體從平衡位置和最大位移之間的某一位置開始運(yùn)動四分之一周期時(shí)間通過的路程就不等于振幅了。因?yàn)樽龊喼C運(yùn)動的物體在平衡位置附近速度比在最大位移附近速度大,放物體從平衡位置和最大位移之間的某一位置向平衡位置方向運(yùn)動并通過平衡位置的四分之一周期時(shí)間內(nèi)通過的路程就大于振幅,而向最大位移方向運(yùn)動并返回的四分之一周期時(shí)間內(nèi)通過的路程就小于振幅。
六、簡諧運(yùn)動的振動快時(shí)物體的運(yùn)動不一定快
簡諧運(yùn)動的振動快慢由振動周期或頻率反映,周期小振動快,周期大振動慢;而做簡諧運(yùn)動的物體運(yùn)動快慢則由物體運(yùn)動的瞬時(shí)速度反映,在某時(shí)刻瞬時(shí)速度大則運(yùn)動快,反之則運(yùn)動慢。同時(shí)簡諧運(yùn)動的振動快慢是由振動系統(tǒng)的本身決定的,而做簡諧運(yùn)動物體的運(yùn)動快慢則由振動物體的位置和儲存在振動系統(tǒng)中的能量決定。所以簡諧運(yùn)動振動快,物體在某時(shí)刻的運(yùn)動不一定快。
七、單擺的擺長短,周期不一定小
單擺振動的周期不但與擺長有關(guān),而且還與單擺所在處重力加速度一定時(shí)擺球懸點(diǎn)的加速度有關(guān),當(dāng)擺球是點(diǎn)的加速度為零時(shí),擺長越短,周期就越小。那么當(dāng)把擺長較短的單擺放在加速下降的升降機(jī)中時(shí),由于單擺處于失重狀態(tài),故單擺振動的周期也可以比放在地面上懸點(diǎn)加速度為零的擺長較長的單擺振動周期大,當(dāng)單擺處于完全失重狀態(tài)時(shí),單擺振動周期為無窮大,單擺處于停振狀態(tài)。
八、單擺擺球處在平衡位置時(shí)擺線不一定在豎直方向
單擺擺球的平衡位置處在懸點(diǎn)正下方的條件是擺球懸點(diǎn)的加速度為零或有加速度但加速度在豎直方向,否則擺球的平衡位置就不在擺球懸點(diǎn)的正下方。例如,單擺懸掛在水平方向加速運(yùn)動的小車中,擺球處在平衡位置時(shí),懸線就不在豎直方向,且小車的加速度越大,擺球在平衡位置時(shí)懸線與豎直方向的夾角也越大。
九、物體每次通過同一位置時(shí),同一物理量不一定相同
由于簡諧運(yùn)動具有周期性,故描述物體運(yùn)動狀態(tài)的物理量以及所受的回復(fù)力都在隨時(shí)間做周期性變化,這樣物體每次通過運(yùn)動路線上的同一位置時(shí),同一物理量也就不一定相同。其中通過同一位置時(shí)相同的物理量是位移、動能、回復(fù)力、以及回復(fù)力產(chǎn)生的加速度,而速度、動量這兩個物理量在物體連續(xù)通過同一位置時(shí)就不相同,這是因?yàn)樗俣、動量是矢量,其方向與運(yùn)動方向相同,而物體連續(xù)通過同一位直時(shí)運(yùn)動方向是相反的,所以物體每次通過同一位置時(shí),同一物理量不一定相同。
十、運(yùn)動物體在半個周期內(nèi)回復(fù)力做功一定為零,但回復(fù)力的沖量不一定為零
做簡諧運(yùn)動的物體在任意半個周期的前后瞬間,其速度大小一定相同,速度方向可能是相同的,也可能是相反的。故由動能定理和動量定理知,物體在半個周期內(nèi)回復(fù)力做功一定為零,回復(fù)力的沖量不一定為零。
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