题目
一质点做简谐运动,其运动方程为=0.24cos (dfrac (pi )(4)t-dfrac (pi )(3))(m)则该质点从初始状态运动到x=-0.12 m且向x轴负方向运动的状态所需的最短时间( )s
一质点做简谐运动,其运动方程为
则该质点从初始状态运动到x=-0.12 m且向x轴负方向运动的状态所需的最短时间( )s
题目解答
答案
为了找出质点从初始状态运动到
并且向负方向运动所需的最短时间,需要分析给定的简谐运动方程:

1. 确定初始状态
首先,我们需要找到质点的初始位置,通常在 t = 0 时刻确定:

记住,

因此:

2.找到所需的位置
要达到的目标是
3. 确定运动方程
根据运动方程,我们知道质点的运动由 cos 函数控制,它的幅度为
,因此运动范围为:
[-0.24, 0.24]
我们查找物体从
运动的时间。
4. 计算运动到目标位置的时间
为达到
,将位置代入运动方程:

整理得到:

5. 求解 cos 的角
我们知道:

6. 代入方程
考虑第一个基本周期 k = 0:

求 t:

这是 
因此:

然后考虑蓬勃发展的状态以保持负方向,另一个周期:

因此求时间:

但我们只取上面最短时间为:
7. 结论
质点从初始状态运动到
且向负方向运动所需的最短时间为:
4s