Пружинным маятником называется система, состоящая из груза массой и невесомой пружины жесткостью
Если можно пренебречь силами сопротивления движению и трением, то при выведении системы из положения равновесия на груз будет действовать только сила упругости пружины. (см. рис. 1.1.1)
Рис. 1.1.1 |
Запишем уравнение движения груза, составленное по 2-му закону Ньютона:
Спроектируем уравнение движения на ось X, при этом учтем, что сила упругости пропорциональна смещению из положения равновесия и направлена в сторону ему противоположную, а ускорение - это вторая производная координаты по времени. Тогда:
(1) |
Преобразуем выражение (1) к виду
Введем обозначение (частота собственных незатухающих колебаний или собственная частота), окончательно получим
(2) |
Выражение (2) - это дифференциальное уравнение свободных гармонических незатухающих колебаний.