理论力学(周衍柏第三版)思考题习题答案(7)

2019-02-20 20:51

??0x?m????eE ①-②-③ y?m??m???0?z对②积分

??yeEt?C1 ④ m对④再积分

y?eE2t?C1?C2 2m又

x?vt,z?0

?z?0?(C?C1?C2为一常数) ?eEx2?C?y?2mv?此即为抛物线方程.

?b?当E?0时

则电子受力

iF?ev?B?e?vx0jvy0kvz ?eBvyi?eBvxj B则电子的运动微分方程为

??eBvyx?m?????eBvx ①-②-③ y?m??m???0?z同1.22题的解法,联立①-②解之,得

m,eB?x?Vsint??eBm ??y?mVcoseBt?eBm?于是

- 31 -

?mv?

x?y???eB??222及电子轨道为半径的圆mV.

eB

1.24 解以竖直向下为正方向,建立如题1.24.2图所示坐标,

aaOTm

T?TTm?2?

T?T?2m?T??m?3?2mT??1?题1.24.1图 题1.24.2图

以①开始所在位置为原点.设①-②-③处物体所处坐标分别为y1,y2,y3,则3个物体运动微分方程为:

?1y?mg?T??m???2 ①-②-③ y?T??mg?T?m??2mg?T?2m??3y?由②于③与、之间是,即不可伸长轻绳连接,所以有y2??y3,即

?????? ④ yy之间用倔强系数k?mg弹性绳联结. a故有

T??k?y1?y2?a??mg?y1?y2?a? ⑤ a由①⑤得

??1??yg?y1?y2??2g ⑥ a由②③④得

?2?mg ⑦ T??3m?y- 32 -

代入①,有

??1??3??2 ⑧ yy代入⑥,有

??1?y4gy1?g ⑨ 3a此即为简谐振动的运动方程. 角频率

??2所以周期

g 3a??解⑨得

2????3a gy1?A1cos?t?A2sin?t?3a 4以初始时③为原点,t?0时,y1?0,y?1?0.所以

y1??33acos?t?a ⑩ 44代入①得

?g? T??mg?1?cos2t??3a???联立-③④⑧⑩得

?1g? ?T?2mg?1?cos2t?3a??3?1.25解,选向下为正方向,滑轮刚停时物体所在平衡位置为坐标原点.建立如题.25.1图所示坐标系.

- 33 -

?OWy题2.15.1图

原点的重力势能设为0.设弹簧最大伸长?max.整个过程中,只有重力做功,机械能守恒:

W12?1W212???v?k????g?????k?max?00max0 ①-② 2g2g2??W?k?0?联立①②得

?max??0?v0?0

g 弹簧的最大张力即为弹簧伸长最长时的弹力,Tmax为最大张力,即

Tmax?k?max?v0?

?W?1??g??0???

1.26解 以绳顶端为坐标原点.建立如题1.26.1图所示坐标系.

OTm

m?- 34 -

题1.26.1图

设绳的弹性系数为k,则有

mg?kb ①

当 m?脱离下坠前,m与m?系统平衡.当m?脱离下坠前,m在拉力T作用下上升,之后作简运.运动微分方程为

? ② mg?k?y?a??m?y联立①② 得

???yga?b ③

y?gbb???ygy?0 b齐次方程通解

Y1?A1cos非齐次方程③的特解

gg t?A2sintbbY0?a?b

所以③的通解

Y1?A1cosggt?A2sint?a?b bb代入初始条件:t?0时,y?a?b?c,得A1?c,A2?0;故有

y?ccos即为m在任一时刻离上端O的距离.

gt?a?b b1.27解对于圆柱凸面上运动的质点受力分析如图1-24.

- 35 -


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