题目
一弹簧振子作简谐振动,其振动的总能量为E_(0)。如果我们将弹簧振子的振动振幅增加为原来的2倍,而将重物的质量增加为原来的3倍,则新的振子系统的总能量E与原有能量的比值E/E_(0)=________。
一弹簧振子作简谐振动,其振动的总能量为$E_{0}$。如果我们将弹簧振子的振动振幅增加为原来的2倍,而将重物的质量增加为原来的3倍,则新的振子系统的总能量$E$与原有能量的比值$E/E_{0}=$________。
题目解答
答案
根据弹簧振子的总能量公式 $ E = \frac{1}{2} k A^2 $,当振幅 $ A $ 增加为 $ 2A $ 时,$ E = \frac{1}{2} k (2A)^2 = 2kA^2 $。
原能量为 $ E_0 = \frac{1}{2} k A^2 $,故 $ \frac{E}{E_0} = \frac{2kA^2}{\frac{1}{2} k A^2} = 4 $。
质量增加为 $ 3m $ 不影响 $ k $,故总能量仅与 $ A^2 $ 成正比。
答案:$ \frac{E}{E_0} = 4 $。