某质点作简谐振动,周期为 2s,振幅为 0.06m,开始计时(t=0),质点恰好处在 A/2处,且向负方向运动,求:(1)该质点的振动方程;(2)此振动以速度 u=2m/s 沿叉轴正向传播时,形成的平面简谐波方程;(3)该波的波长?按每一个小问写出解答过程
时间: 2024-04-20 20:27:35 浏览: 221
好的,我分别回答一下每个小问。
(1) 该质点的振动方程
对于简谐振动,其振动方程可以表示为:
x = A sin(ωt + φ)
其中,A为振幅,ω为角频率,t为时间,φ为初相位。
根据题目中的条件,可以得到:
振动周期T = 2 s
振幅A = 0.06 m
初相位φ = π/2 (因为运动方向向负)
根据振动周期和角频率的关系,可以得到:
T = 2π/ω
所以:
ω = 2π/T = 2π/2s = π
将以上数值代入振动方程中,得到该质点的振动方程为:
x = 0.06 sin(πt + π/2)
(2) 此振动以速度 u=2m/s 沿叉轴正向传播时,形成的平面简谐波方程
当一维简谐振动沿着一条直线传播时,其对应的平面简谐波可以表示为:
y = A sin(kx - ωt + φ')
其中,A为振幅,k为波数,ω为角频率,t为时间,φ'为初相位。
因为该振动是垂直于叉轴的,所以需要将振动方程进行变形,变成垂直于x轴的形式:
y = A sin(ky - ωt + φ')
其中,因为该振动的周期为2s,所以ω = 2π/2 = π。
又因为题目中给出了该振动的速度 u=2m/s,所以可以得到:
u = λf = ω/ k
所以:
k = ω / u = π / 2 = 1.57
将以上数值代入平面简谐波方程中,得到此振动以速度 u=2m/s 沿叉轴正向传播时,形成的平面简谐波方程为:
y = 0.06 sin(1.57y - t + φ')
(3) 该波的波长
根据波长和波数的关系,可以得到:
λ = 2π / k
所以:
λ = 2π / 1.57 ≈ 3.99
所以该波的波长为3.99m(保留两位小数)。
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