动力学:速成包

公式表、每个专题的关键方法步骤和 20 道练习题,完整解答附在最后。

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1公式与方法

运动学

速度
v = v0 + a·t
位移
s = v0·t + ½·a·t²
不含时间
v² = v0² + 2·a·s
单位
1 m/s = 3.6 km/h

方法

  1. 列出已知量:v₀、v、a、t 和 s,并带上单位。
  2. 选取包含三个已知量和该未知量的公式。
  3. 选定一个正方向,相反方向的量取负号。
  4. 求解并检查答案在物理上是否合理。

牛顿定律

第二定律
ΣF = m·a
重力
W = m·g
动摩擦
Ff = μ·N
斜面上
沿斜面:m·g·sin θ, 垂直斜面:m·g·cos θ

方法

  1. 画出物体所受全部力的受力图。
  2. 沿运动方向选定正方向。
  3. 把力分解为沿运动方向和垂直于运动方向的分量(斜面上:沿斜面 m·g·sin θ,垂直压向斜面 m·g·cos θ)。
  4. 沿运动方向应用 ΣF = m·a;摩擦力为 μ·N,方向与运动相反。

抛体运动

分量
vx = v0cos θ, vy = v0sin θ
位置
x = vxt, y = h + vyt − ½gt²
最大高度
H = h + vy²/(2g)
射程(水平地面)
R = v0²·sin 2θ/g

方法

  1. 把初速度分解为分量:vx = v₀·cos θ,vy = v₀·sin θ。
  2. 水平方向为匀速运动;竖直方向的加速度为 −g。
  3. 由竖直方向的运动求飞行时间。
  4. 把该时间代入水平运动求射程。

圆周运动

向心加速度
a = v²/r = ω²·r
向心力
F = m·v²/r
角速度
ω = v/r = 2π/T
水平弯道,摩擦
vmax = √(μ·g·r)

功和能

动能
Ek = ½mv²
势能
Ep = mgh
能量衡算
Ek1 + Ep1 + W = Ek2 + Ep2 + losses
摩擦力做功
W = μ·N·d
功率
P = W/t

动量与碰撞

动量
p = m·v
守恒
Σm·v (before) = Σm·v (after)
完全非弹性
v′ = (m1v1 + m2v2)/(m1 + m2)
冲量
J = F·Δt = m·Δv

方法

  1. 选定正方向,并给每个速度标上符号。
  2. 写出碰撞前的总动量:Σm·v。
  3. 完全非弹性碰撞后物体一起运动;弹性碰撞中动能也守恒。
  4. 令碰撞前动量等于碰撞后动量并求解。

刚体转动

对质心 G 的转动惯量
杆 mL²/12,圆盘 ½mR²,圆环 mR²,实心球 (2/5)mR²,空心球 (2/3)mR²
平行移轴定理
I = IG + m·d²
回转半径
I = m·k²
杆绕端点
I = mL²/3
运动方程
ΣM = I·α
以 rad/s 表示的转速
ω = 2π·n/60
动能
E = ½·I·ω²
功和功率
W = T·θ, P = T·ω
无滑动滚动
v = ω·r, E = ½mv²(1 + I/(mr²)), a = g·sin θ/(1 + I/(mr²))
角动量
L = I·ω, I1ω1 = I2ω2
绕枢轴的撞击
m·v·d = I·ω

方法

  1. 选择轴:固定的枢轴,或者对滚动的物体选质心。
  2. 用标准结果求出对该轴的转动惯量,转轴平移时用 I = IG + m·d²。
  3. 选择方法:求加速度和力用 ΣM = I·α,求速度用能量(½·I·ω² + ½·m·v² + m·g·h),求撞击和突然变化用角动量。
  4. 用 v = ω·r 和 a = α·r 联系线运动和角运动,并把 rpm 换算成 rad/s。

齿轮与齿轮系

啮合齿轮
n1·N1 = n2·N2
扭矩
T2 = T1·(N2/N1)·η
功率
P = T·ω, ω = 2π·n/60
复合轮系
总传动比 = 各级传动比之积

弹簧与单摆

弹簧振子
T = 2π·√(m/k)
单摆
T = 2π·√(L/g)
角频率
ω = √(k/m) = 2π/T
最大速度和最大加速度
vmax = A·ω, amax = A·ω²
能量
E = ½·k·A²

机械振动

固有频率
ωn = √(k/m), fn = ωn/(2π)
由静挠度求
ωn = √(g/δst)
临界阻尼
cc = 2√(km) = 2mωn
阻尼比
ζ = c/cc
阻尼固有频率
ωd = ωn√(1 − ζ²)
对数衰减率
δ = (1/n)·ln(x0/xn), ζ = δ/√(4π² + δ²)
弹簧并联
k = k1 + k2
弹簧串联
1/k = 1/k1 + 1/k2

2练习题

1.运动学中等
t (s)v (m/s)t = ?20

一辆以 72 km/h 行驶的汽车以 7.5 m/s² 的恒定减速度制动,直到停下。 制动需要多长时间?求 t。

v₀ = 72 km/ha = −7.5 m/s²v = 0
t = s
2.运动学困难
v₀ = 17 m/s35 m

从离地面 35 m 高的屋顶边缘以 17 m/s 的速度竖直向上抛出一个小球。忽略空气阻力,取 g = 9.81 m/s²。 抛出后多长时间小球落地?求 t。

v₀ = 17 m/sh₀ = 35 mg = 9.81 m/s²
t = s
3.牛顿定律中等
θ = 15°30 kgF = ?

一个 30 kg 的箱子被一个平行于斜面的力沿与水平方向成 15° 的斜面匀速向上推。动摩擦因数为 0.25。取 g = 9.81 m/s²。求推力 F。

m = 30 kgθ = 15°μ = 0.25g = 9.81 m/s²
F = N
4.牛顿定律困难
m1​ = 9 kg0.5 kg无摩擦

水平桌面上一个 9 kg 的物块通过跨过光滑滑轮的轻绳与一个悬挂的 0.5 kg 重物相连。 桌面光滑。 取 g = 9.81 m/s²。 求系统的加速度 a。

m1 = 9 kgm2 = 0.5 kgμ = 0g = 9.81 m/s²
a = m/s²
5.抛体运动中等
23 my = ?v0​ = 38 m/s65°

一个球从水平地面以 38 m/s、与水平方向成 65° 的角度朝 23 m 外的一面墙踢出。忽略空气阻力,取 g = 9.81 m/s²。球经过墙时的高度 y 是多少?

v₀ = 38 m/sθ = 65°x = 23 mg = 9.81 m/s²
y = m
6.抛体运动困难
8 mv0​ = 38 m/s30°x = ?

一个球从地面以 38 m/s、与水平方向成 30° 的角度抛出。它在下落途中落在一栋 8 m 高的建筑的平屋顶上。忽略空气阻力,取 g = 9.81 m/s²。求从抛出点到落点的水平距离 x。

v₀ = 38 m/sθ = 30°hroof = 8 mg = 9.81 m/s²
x = m
7.圆周运动中等
r = 3.7 mω = ?

在游乐场的转筒中,乘客背靠在半径为 3.7 m 的竖直圆筒壁上。圆筒转得足够快时,底板下降,靠摩擦力托住乘客。静摩擦因数为 0.5。取 g = 9.81 m/s²。 求最小角速度 ω,以 rad/s 表示。

r = 3.7 mμs = 0.5g = 9.81 m/s²
ω = rad/s
8.圆周运动困难
r = 1.2 mv = 4 m/s

一个 0.5 kg 的小球系在长 1.2 m 的绳上,在竖直平面内做圆周运动。在最低点时它的速度为 4 m/s。取 g = 9.81 m/s²。求最低点处绳中的张力 T。

m = 0.5 kgr = 1.2 mv = 4 m/sg = 9.81 m/s²
T = N
9.功和能中等
60°L = 1.5 m0.2 kg

一个 0.2 kg 的球挂在长 1.5 m 的轻绳上。把它拉向一侧,使绳与竖直方向成 60°,然后从静止释放。求球经过最低点时绳中的拉力 T。

m = 0.2 kgL = 1.5 mθ = 60°g = 9.81 m/s²
T = N
10.功和能困难
k = 1000 N/m40°μ = 0.22 kg

在 40° 斜坡底部有一根刚度为 1000 N/m 的弹簧,它顶着一个 2 kg 的物块被压缩 12 cm,然后释放。物块与斜坡之间的动摩擦因数为 0.2。物块从释放点沿斜坡向上滑行多远 d 后停下?(忽略弹簧推动的那一小段距离,即在整个距离 d 上都计入摩擦和重力。)

m = 2 kgk = 1000 N/mx = 12 cmθ = 40°μ = 0.2g = 9.81 m/s²
d = m
11.动量与碰撞中等
4 kg71 m/s1 kgv′2​ = ?

一个以 36 m/s 水平运动的 5 kg 抛射体爆炸成沿同一直线运动的两块碎片。4 kg 的碎片以 71 m/s 继续向前运动。求 1 kg 碎片的速度 v′2(以原运动方向为正)。

M = 5 kgu = 36 m/sm1 = 4 kgv′1 = 71 m/sm2 = 1 kg
v′2 = m/s
12.动量与碰撞困难
800 kg22 m/s1600 kg13 m/sθ = ?

在一个十字路口,一辆以 22 m/s 向东行驶的 800 kg 汽车与一辆以 13 m/s 向北行驶的 1600 kg 汽车相撞。两车卡在一起。 求碰撞后瞬间残骸的方向 θ,以东偏北的角度表示。

m1 = 800 kgv1 = 22 m/s (E)m2 = 1600 kgv2 = 13 m/s (N)
θ = °
13.刚体转动中等
3.5 kgaαM = 17 kgR = 0.4 m

一个 3.5 kg 的物块悬挂在绕过滑轮的轻绳上,滑轮是质量为 17 kg、半径为 0.4 m 的均匀实心圆盘,在无摩擦的水平轴上转动。物块从静止释放。取 g = 9.81 m/s²。 求物块下落 3.5 m 后的速度 v。

m = 3.5 kgM = 17 kgR = 0.4 mg = 9.81 m/s²h = 3.5 m
v = m/s
14.刚体转动困难
500 m/s35 g0.72 mL = 0.8 m10 kg

质量为 10 kg、长为 0.8 m 的均匀细杆,从无摩擦的上端枢轴处静止悬挂。一颗 35 g 的子弹以 500 m/s 的速度水平击中杆上枢轴下方 0.72 m 处并留在杆中。 求撞击后瞬间杆的角速度 ω。

M = 10 kgL = 0.8 mm = 35 gv = 500 m/sd = 0.72 m
ω = rad/s
15.齿轮与齿轮系中等
d1​ = 80 mmd2​ = 250 mm1440 rpmT1​ = 500 NT2​ = 150 NP = ?

一条皮带绕在一个以 1440 rpm 转动、直径 80 mm 的主动轮上。紧边张力为 500 N,松边张力为 150 N。求传递的功率 P,单位 kW。

d1 = 80 mmn1 = 1440 rpmT1 = 500 NT2 = 150 N
P = kW
16.齿轮与齿轮系困难
A = 24B = 45C = 15D = 48

在一个复合轮系中,输入轴上的齿轮 A(24 齿)以 1440 rpm 转动,驱动齿轮 B(45 齿)。齿轮 C(15 齿)与 B 固定在同一根轴上,驱动输出轴上的齿轮 D(48 齿)。求输出转速 nout。

nin = 1440 rpmA = 24B = 45C = 15D = 48
nout = rpm
17.弹簧与单摆中等
3.6 kgk = 370 N/mA = 5 cmx = 2 cm

一个连在 k = 370 N/m 弹簧上的 3.6 kg 物体在无摩擦表面上以 5 cm 的振幅振动。求它距平衡位置 2 cm 时的速度 v。

m = 3.6 kgk = 370 N/mA = 5 cmx = 2 cm
v = m/s
18.弹簧与单摆困难
3.6 kgk = 200 N/mA = 17 cm

一个 3.6 kg 的物体连在 k = 200 N/m 的弹簧上,从平衡位置拉开 17 cm 后释放。 求它的最大速度 vmax。

m = 3.6 kgk = 200 N/mA = 17 cm
vmax = m/s
19.机械振动中等
tx50 mm2 个周期30.2 mm

在有阻尼质量–弹簧系统的自由振动试验中,位移峰值 50 mm 之后 2 个周期出现峰值 30.2 mm。 求阻尼比 ζ。

x0 = 50 mmx2 = 30.2 mmn = 2
ζ =
20.机械振动困难
k1​ = 15k2​ = 12m = 10 kg

一个 10 kg 的质量块悬挂在并排(并联)的两根弹簧上,刚度分别为 k₁ = 15 kN/m 和 k₂ = 12 kN/m。质量块保持水平。 忽略阻尼和弹簧的质量。求竖向振动的固有频率 fn,以 Hz 计。

m = 10 kgk1 = 15 kN/mk2 = 12 kN/m
fn = Hz

3溶液

1.运动学

答案: t = 2.667 s

匀变速直线运动:v = v₀ + a·t,s = v₀·t + ½·a·t²,v² = v₀² + 2·a·s。选择包含三个已知量和一个待求量的那个方程,并按同一个正方向统一符号。

单位

v₀ = 72/3.6 = 20 m/s

制动时间

0 = v₀ − a·t → t = v₀/a = 20/7.5 = 2.667 s

答案

t = 2.667 s
2.运动学

答案: t = 4.917 s

匀变速直线运动:v = v₀ + a·t,s = v₀·t + ½·a·t²,v² = v₀² + 2·a·s。选择包含三个已知量和一个待求量的那个方程,并按同一个正方向统一符号。

运动方程

向上为正,地面在出发点下方 h₀ 处。

−35 = 17·t − ½·9.81·t²
4.905·t² − 17·t − 35 = 0

解一元二次方程

只有正根有物理意义。

t = (17 + √(17² + 2·9.81·35))/9.81 = 4.917 s

答案

t = 4.917 s
3.牛顿定律

答案: F = 147.2 N

Newton’s second law: the net force on a body equals its mass times its acceleration, ΣF = m·a. Draw a free-body diagram, choose a positive direction along the motion, and add every force in that direction: applied forces, friction μ·N against the motion, and the components of gravity.

沿斜面方向的力

匀速:各力平衡。

F = m·g·sin θ + μ·m·g·cos θ

推力

F = 76.17 + 71.07 = 147.2 N

答案

F = 147.2 N
4.牛顿定律

答案: a = 0.5163 m/s²

牛顿第二定律:物体所受的合力等于其质量乘以加速度,ΣF = m·a。画出受力图,沿运动方向选定正方向,把该方向上的所有力相加:外加的力、与运动方向相反的摩擦力 μ·N,以及重力的分力。

系统的加速度

a = (m2·g − μ·m1·g)/(m1 + m2) = (4.905 − 0)/9.5 = 0.5163 m/s²

答案

a = 0.5163 m/s²
5.抛体运动

答案: y = 39.26 m

Projectile motion: with no air resistance, x = vxt and y = h + vyt − ½gt². The two directions are independent except that they share the same time.

到达墙的时间

vx = 38·cos 65° = 16.06 m/s
t = x/vx = 23/16.06 = 1.432 s

此时的高度

y = 34.44·1.432 − ½·9.81·1.432² = 39.26 m

答案

y = 39.26 m

球到达墙时仍在上升。

6.抛体运动

答案: x = 111.7 m

Projectile motion: with no air resistance, x = vxt and y = h + vyt − ½gt². The two directions are independent except that they share the same time.

分解初速度

vx = 32.91 m/s, vy = 19 m/s

落到屋顶的时间

较大的根:球正在下降。

8 = 19·t − 4.905·t²
t = (19 + √(19² − 2·9.81·8))/9.81 = 3.393 s

水平距离

x = vx·t = 32.91·3.393 = 111.7 m

答案

x = 111.7 m
7.圆周运动

答案: ω = 2.303 rad/s

Uniform circular motion: an object moving at speed v on a circle of radius r accelerates towards the centre with a = v²/r, so it needs a net inward force F = m·v²/r. That force is supplied by something real: friction, tension, gravity or a normal force.

乘客受到的力

N = m·ω²·r
μ·N = m·g → μ·ω²·r = g

角速度

ω = √(g/(μ·r)) = √(9.81/(0.5·3.7)) = 2.303 rad/s

答案

ω = 2.303 rad/s
8.圆周运动

答案: T = 11.57 N

匀速圆周运动:物体以速率 v 在半径为 r 的圆周上运动时,具有指向圆心的加速度 a = v²/r,因此需要指向圆心的合力 F = m·v²/r。这个力必须由真实的力提供:摩擦力、张力、重力或支持力。

最低点处的受力

指向圆心(向上)为正。

T − m·g = m·v²/r
T = 0.5·9.81 + 0.5·4²/1.2 = 4.905 + 6.667 = 11.57 N

答案

T = 11.57 N
9.功和能

答案: T = 3.924 N

动能定理:动能的变化等于所有力做的功。把重力和弹簧写成势能(mgh 和 ½kx²)后得到能量衡算:初始能量 = 终了能量 + 摩擦损失的能量 (μN·d)。 在圆周路径上,指向圆心的合力必须等于 mv²/r。

最低点的速度

v² = 2gL(1 − cos θ) = 2·9.81·1.5·(1 − cos 60°) = 14.71 m²/s²

最低点的受力

m·g = 0.2·9.81 = 1.962 N
T = mg + mv²/L = 1.962 + 0.2·14.71/1.5 = 3.924 N

答案

T = 3.924 N

校核:T = mg(3 − 2cos θ) = 3.924 N。

10.功和能

答案: d = 0.461 m

动能定理:动能的变化等于所有力做的功。把重力和弹簧写成势能(mgh 和 ½kx²)后得到能量衡算:初始能量 = 终了能量 + 摩擦损失的能量 (μN·d)。

弹簧能量

x = 12 cm = 0.12 m
½kx² = ½·1000·0.12² = 7.2 J

沿斜面的能量衡算

m·g = 2·9.81 = 19.62 N
½kx² = mg·d·(sin θ + μ·cos θ)
d = 7.2/(19.62·(0.6428 + 0.2·0.766)) = 0.461 m

答案

d = 0.461 m
11.动量与碰撞

答案: v′2 = −104 m/s

Conservation of momentum: when no external force acts during a collision, the total momentum Σm·v before equals the total after. Velocities have a direction, so pick a positive direction and give velocities the other way a minus sign. In an elastic collision kinetic energy is conserved too; in a perfectly inelastic one the bodies stick together.

碰撞前的动量

p = M·u = 5·36 = 180 kg·m/s

碰撞后的动量

180 = 4·71 + 1·v′2
v′2 = (180 − 284)/1 = −104 m/s

答案

v′2 = −104 m/s

负号表示第二块碎片向后飞。

12.动量与碰撞

答案: θ = 49.76 °

Conservation of momentum: when no external force acts during a collision, the total momentum Σm·v before equals the total after. Velocities have a direction, so pick a positive direction and give velocities the other way a minus sign. In an elastic collision kinetic energy is conserved too; in a perfectly inelastic one the bodies stick together.

动量分量

px = 800·22 = 17600 kg·m/s
py = 1600·13 = 20800 kg·m/s

方向

tan θ = py/px = 1.182 → θ = 49.76°

答案

θ = 49.76°
13.刚体转动

答案: v = 4.475 m/s

Rotation about a fixed axis: the sum of the moments about the axis equals I·α (ΣM = I·α), just as ΣF = m·a for translation. In energy form, a torque T turning through an angle θ (in radians) does work T·θ, which changes the kinetic energy ½·I·ω²; gravity adds or removes m·g·Δh of the centre of mass. Power is P = T·ω.

物块和滑轮

物块: m·g − T = m·a
滑轮: T·R = I·α = ½·M·R²·(a/R) → T = ½·M·a

加速度

a = m·g/(m + M/2) = 3.5·9.81/(3.5 + 8.5) = 2.861 m/s²

下落后的速度

v = √(2·a·h) = √(2·2.861·3.5) = 4.475 m/s

答案

v = 4.475 m/s
14.刚体转动

答案: ω = 5.856 rad/s

Rolling and angular momentum: a body rolling without slipping has v = ω·r, so its kinetic energy is ½·m·v² + ½·I·ω² = ½·m·v²·(1 + I/(m·r²)). Down a slope that gives a = g·sin θ/(1 + I/(m·r²)). When no external moment acts about an axis, the angular momentum about that axis stays constant, I₁·ω₁ = I₂·ω₂, even if kinetic energy is lost.

撞击后的转动惯量

I = M·L²/3 + m·d² = 10·0.8²/3 + 0.035·0.72² = 2.151 kg·m²

对枢轴的角动量

枢轴力通过枢轴,所以撞击期间它对枢轴没有力矩。

m·v·d = I·ω → ω = 0.035·500·0.72/2.151 = 5.856 rad/s

答案

ω = 5.856 rad/s
15.齿轮与齿轮系

答案: P = 2.111 kW

皮带传动:无打滑时,两个带轮的轮缘线速度相同,v = π·d·n/60,所以 n₁·d₁ = n₂·d₂,速比为 d₂/d₁。打滑率 s 使从动轮稍慢:n₂ = n₁·(d₁/d₂)·(1 − s)。传递的功率为 P = (T₁ − T₂)·v,其中 T₁ 为紧边张力,T₂ 为松边张力。摩擦限制了张力之比:T₁/T₂ = eμθ,其中 θ 是小带轮上的包角(弧度);对开口皮带,θ = π − 2·asin((d₂ − d₁)/(2C)),C 为中心距。

皮带速度

v = 6.032 m/s

功率

P = (500 − 150)·6.032 = 2111 W = 2.111 kW

答案

P = 2.111 kW
16.齿轮与齿轮系

答案: nout = 240 rpm

齿轮系:相互啮合的齿轮在轮齿处的线速度相同,所以 n₁·N₁ = n₂·N₂:齿数较少的齿轮转得更快。装在同一根轴上的齿轮转速相同。功率被传递下去(扣除损失),所以转速降低时扭矩增大:T₂ = T₁·(N₂/N₁)·η,且 P = T·ω,其中 ω = 2π·n/60。

第一级

nB = 1440·24/45 = 768 rpm = nC

第二级

nout = 768·15/48 = 240 rpm

答案

nout = 240 rpm

总传动比 = 6 : 1

17.弹簧与单摆

答案: v = 0.4646 m/s

Simple harmonic motion: a mass m on a spring of stiffness k oscillates with angular frequency ω = √(k/m) and period T = 2π/ω = 2π·√(m/k). A simple pendulum of length L has T = 2π·√(L/g). With amplitude A, the largest speed is A·ω, the largest acceleration A·ω² and the energy ½·k·A².

角频率

ω = √(370/3.6) = 10.14 rad/s

x 处的速度

v = ω·√(A² − x²) = 10.14·√(0.05² − 0.02²) = 0.4646 m/s

答案

v = 0.4646 m/s
18.弹簧与单摆

答案: vmax = 1.267 m/s

简谐运动:质量为 m 的物体连在劲度系数为 k 的弹簧上,振动的角频率为 ω = √(k/m),周期为 T = 2π/ω = 2π·√(m/k)。摆长为 L 的单摆周期为 T = 2π·√(L/g)。振幅为 A 时,最大速度为 A·ω,最大加速度为 A·ω²,能量为 ½·k·A²。

角频率

ω = √(200/3.6) = 7.454 rad/s

最大速度

vmax = A·ω = 0.17·7.454 = 1.267 m/s

答案

vmax = 1.267 m/s
19.机械振动

答案: ζ = 0.04009

质量–弹簧系统的自由振动:无阻尼固有角频率为 ωn = √(k/m)(rad/s),fn = ωn/(2π)(Hz)。黏性阻尼器 c 给出阻尼比 ζ = c/cc,其中临界阻尼 cc = 2·√(k·m) = 2·m·ωn。欠阻尼系统(ζ < 1)以 ωd = ωn·√(1 − ζ²) 振荡。并联弹簧刚度相加,k = k₁ + k₂;串联弹簧按倒数相加,1/k = 1/k₁ + 1/k₂。

对数衰减率

δ = (1/2)·ln(50/30.2) = 0.2521

阻尼比

ζ = δ/√(4π² + δ²) = 0.2521/√(39.48 + 0.06355) = 0.04009

答案

ζ = 0.04009
20.机械振动

答案: fn = 8.27 Hz

质量–弹簧系统的自由振动:无阻尼固有角频率为 ωn = √(k/m)(rad/s),fn = ωn/(2π)(Hz)。黏性阻尼器 c 给出阻尼比 ζ = c/cc,其中临界阻尼 cc = 2·√(k·m) = 2·m·ωn。欠阻尼系统(ζ < 1)以 ωd = ωn·√(1 − ζ²) 振荡。并联弹簧刚度相加,k = k₁ + k₂;串联弹簧按倒数相加,1/k = 1/k₁ + 1/k₂。

等效刚度

并排的弹簧变形相同、力相加,所以刚度直接相加:k = k1 + k2。

keq = 15 + 12 = 27 kN/m

固有频率

ωn = √(27000/10) = 51.96 rad/s
fn = 51.96/(2π) = 8.27 Hz

答案

fn = 8.27 Hz

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