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两个相互垂直的同频率简谐振动的合成

时间:2022-08-24 百科知识 版权反馈
【摘要】:当一个质点同时参与两个不同方向的振动时,在一般情况下,质点将作平面曲线运动,其运动轨迹的形状由两个分振动的周期、振幅和它们的相位差决定。现在介绍两个相互垂直且同频率的简谐振动的合成情况。由式可得这表明,质点仍作简谐振动,角频率为ω,振幅为。由上述分析可知,一个椭圆运动、匀速圆周运动、直线简谐振动均可视为两个相互垂直的简谐振动的合成,它们也都可以分解成两个相互垂直的简谐振动。

当一个质点同时参与两个不同方向的振动时,在一般情况下,质点将作平面曲线运动,其运动轨迹的形状由两个分振动的周期、振幅和它们的相位差决定。现在介绍两个相互垂直且同频率的简谐振动的合成情况。

设两个振动的方向分别为x、y轴,并以质点的平衡位置为坐标原点,则这两个分振动可以表示为

在t时刻,质点的位置可由坐标x、y确定。上述方程均以时间t为参量,联立消去参数t即得质点的轨迹方程:

在一般情况下,上式是一椭圆方程,它表明,质点合振动的轨迹一般为椭圆。下面讨论几种特殊情况。

(1)φ2-φ1=0或±2kπ(k=1,2,…),即两个振动同相位,φ2=φ1=φ。由式(12-4-4)可得

这表明,质点的运动轨迹是一条直线,其斜率为两个分振动的振幅之比。在某一时刻t,质点的位矢r的大小为

(2)φ2-φ1=±π或±(2k+1)π (k=1,2,…),即两个分振动反相。由式(12-4-4)可得

图12-4-4 两个同频率、同振幅、振动方向相互垂直的简谐振动的合成

由上述分析可知,一个椭圆运动、匀速圆周运动、直线简谐振动均可视为两个相互垂直的简谐振动的合成,它们也都可以分解成两个相互垂直的简谐振动。

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