则它的运动表达式为x=________m。
解析:由题意可知,A=0.8 cm,T=0.5 s,ω==4π rad/s,因t=0时具有负向最大加速度,故t=0时,振子位移为+A,由x=Asin(ωt+φ)可知,φ=,运动表达式为
x=0.8 sin(4πt+) cm=8×10-3sin(4πt+) m。
答案:8×10-3sin(4πt+)
8.弹簧振子从距离平衡位置5 cm处由静止释放,4 s内完成5次全振动。
(1)这个弹簧振子的振幅为________cm,振动周期为________s,频率为________Hz。
(2)4 s末振子的位移大小为多少?4 s内振子运动的路程为多少?
(3)若其他条件不变,只是使振子改为在距平衡位置2.5 cm处由静止释放,该振子的周期为多少秒?
解析:(1)根据题意,振子从距平衡位置5 cm处由静止释放,说明弹簧振子在振动过程中离开平衡位置的最大距离是5 cm,即振幅为5 cm。振子在4 s内完成5次全振动,则T=0.8 s,又因为f=,则f=1.25 Hz。
(2)4 s内完成5次全振动,即振子又回到原来的初始点,因而位移大小为5 cm,振子做一次全振动的路程为20 cm,则5次全振动路程为100 cm。
(3)弹簧振子的周期是由弹簧的劲度系数和振子的质量决定的,其固有周期与振幅大小无关,故周期仍为0.8 s。
答案:(1)5 0.8 1.25 (2)5 cm 100 cm (3)0.8 s
9.甲、乙两人先后观察同一弹簧振子在竖直方向上下振动的情况。
(1)甲开始观察时,振子正好在平衡位置并向下运动,已知经过1 s后,振子第一次回到平衡位置,振子振幅为5 cm,试画出甲观察到的弹簧振子的振动图象;
(2)乙在甲观察3.5 s后,开始观察并计时,试画出乙观察到的弹簧振子的振动图象。(画振动图象时,取向上为正方向)
解析:(1)由题意知:A=5 cm,=1 s,则T=2 s。甲开始计时时,振子正好在平衡位置并向下运动,即t甲=0时,x甲=0,振动方向向下,故φ=π,则甲观察到弹簧振子的振动表达式为x甲=5 sin(πt+π)cm,据此可画出甲观察到的弹簧振子的振动图象,如图甲所示;
(2)乙在甲观察3.5 s后才开始观察并计时,因此t甲=3.5 s时刻对应着t乙=0时刻