④相位特征:增加2π。
2.简谐运动中振幅和几个物理量的关系
(1)振幅和振动系统的能量:对一个确定的振动系统来说,系统能量仅由振幅决定。振幅越大,振动系统的能量越大。
(2)振幅与位移:振动中的位移是矢量,振幅是标量。在数值上,振幅与振动物体的最大位移相等,但在同一简谐运动中振幅是确定的,而位移随时间做周期性的变化。
(3)振幅与路程:振动中的路程是标量,是随时间不断增大的。其中常用的定量关系是:一个周期内的路程为4倍振幅,半个周期内的路程为2倍振幅。
(4)振幅与周期:在简谐运动中,一个确定的振动系统的周期(或频率)是固定的,与振幅无关。
[典例] 如图所示,弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点之间做简谐运动。BC相距20 cm,某时刻振子处于B点。经过0.5 s,振子首次到达C点。求:
(1)振子振动的周期和频率;
(2)振子在5 s内通过的路程及位移大小;
(3)振子在B点的加速度的大小与它距O点4 cm处P点的加速度大小的比值。
[解析] (1)设振幅为A,由题意BC=2A=20 cm,所以A=10 cm。振子从B到C所用时间t=0.5 s,为周期T的一半,所以T=1.0 s;f==1.0 Hz。
(2)振子在1个周期内通过的路程为4A,故在t′=5 s=5T内通过的路程s=×4A=200 cm。5 s内振子振动了5个周期,5 s末振子仍处在B点,所以它的位移大小为0。
(3)振子加速度a=-x,a∝x。所以aB∶aP=xB∶xP=10∶4=5∶2。
[答案] (1)1.0 s 1.0 Hz (2)200 cm 0 (3)5∶2