如图6-6所示 质量为m 半径为R的圆环静止于刀口上。令其在自身平面内做微小摆动。试证明圆环的运动为
如图6-6所示,质量为m,半径为R的圆环静止于刀口上。令其在自身平面内做微小摆动。试证明圆环的运动为简谐振动,并求振动周期。
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参考解答
正确答案:设任意时刻圆环质心相对过刀口的轴摆角为θ以圆环为研究对象它所受合外力矩M=-mgRsinθ设圆环的转动惯量为I根据转动定律Iα=M就有 (1)圆环作微小摆动sinθ≈θ所以将上式化简后得
(2)令
(3)则有
(4)式(4)说明圆环的运动为简谐振动。圆环的振动周期为
对于该圆环应用平行轴定理可得I=mR2+md2=2mR2 (5)因此圆环的振动周期为
设任意时刻圆环质心相对过刀口的轴摆角为θ,以圆环为研究对象,它所受合外力矩M=-mgRsinθ设圆环的转动惯量为I,根据转动定律Iα=M,就有(1)圆环作微小摆动,sinθ≈θ,所以将上式化简后得(2)令(3)则有(4)式(4)说明圆环的运动为简谐振动。圆环的振动周期为对于该圆环,应用平行轴定理可得I=mR2+md2=2mR2(5)因此,圆环的振动周期为
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