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在一块平板上放一个质量为2.0 kg的物体,平板在竖直方向做简谐振动,其周期T=0.50s,振幅A=4.0cm。求:(1)物体对平板压力的最大值;(2)平板以多大振幅振动时,物体开始离开平板。
请帮忙给出正确答案和分析,谢谢!
参考解答
正确答案:×
(1)设平板的运动方程为y=Acos(ωt+ψ),物体随平板作简谐振动,加速度为a。由已知条件可得物体振动的角频率为(rad.s-1)以物体为研究对象进行受力分析,物体受重力和平板对物体的支持力F。由牛顿运动定律列方程可得Ma=-mω2Acos(ωt+ψ)=F-mg(1)则物体对平板的压力为F=mg-mω2Acos(ωt+ψ)(2)当cos(ωt+ψ)时,F最大,因此有Fmax=mg+mω2A=2.0×9.8+2.0×(4π)2×4.0×10-2=31.56(N)根据牛顿第三定律,物体对平板压力的最大值为31.56N。(2)物体开始要离开板时F最小cos(ωt+ψ)=1,且F=0,因此mg-mω2Acos(ωt+ψ)=mg-mω2A=0(3)平板以0.06m的振幅振动时,物体开始离开平板。
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