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)5.556 s25

一辆以 90 km/h 行驶的汽车以 4.5 m/s² 的恒定减速度制动,直到停下。 求制动距离 s。

v₀ = 90 km/ha = −4.5 m/s²v = 0
s = m
2.运动学困难
v₀ = 11 m/s35 m

从离地面 35 m 高的屋顶边缘以 11 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 = 11 m/sh₀ = 35 mg = 9.81 m/s²
t = s
3.牛顿定律中等
θ = 25°a = ?m = 4 kg

一个 4 kg 的物块沿倾角为 25° 的斜面下滑。动摩擦因数为 0.15。 取 g = 9.81 m/s²。求物块沿斜面的加速度 a。

m = 4 kgθ = 25°μ = 0.15g = 9.81 m/s²
a = m/s²
4.牛顿定律困难
m1​ = 8 kg6 kgμ = 0.2

水平桌面上一个 8 kg 的物块通过跨过光滑滑轮的轻绳与一个悬挂的 6 kg 重物相连。 物块与桌面之间的动摩擦因数为 0.2。 取 g = 9.81 m/s²。 求系统的加速度 a。

m1 = 8 kgm2 = 6 kgμ = 0.2g = 9.81 m/s²
a = m/s²
5.抛体运动中等
v0​ = 10 m/s55°x = ?

一个球 从平地上以高于水平面 55° 的角度抛出。忽略空气阻力。求球落地前飞过的水平距离 x。

v0 = 10 m/sθ = 55°g = 9.81 m/s²
x = m
6.抛体运动困难
h = 30 mv0​ = 17 m/s30°射程

一个球 从 30 m 高的悬崖顶上以高于水平面 30° 的角度抛出。忽略空气阻力。求球落地前的飞行时间 t。

v0 = 17 m/sθ = 30°h = 30 mg = 9.81 m/s²
t = s
7.圆周运动中等
r = 2.5 mn = ?

在游乐场的转筒中,乘客背靠在半径为 2.5 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 0.3。取 g = 9.81 m/s²。 求最小转速 n,以每分钟转数表示。

r = 2.5 mμs = 0.3g = 9.81 m/s²
n = rpm
8.圆周运动困难
r = 0.7 mv = ?

一个小球系在长 0.7 m 的绳上,在竖直平面内做圆周运动。取 g = 9.81 m/s²。在最高点处,速度至少为多少 vmin 才能使绳子恰好保持绷紧?

r = 0.7 mg = 9.81 m/s²
vmin = m/s
9.功和能中等
0.15 kgk = 2000 N/mh = ?

一个玩具发射器有一根刚度为 2000 N/m 的竖直弹簧。把一个 0.15 kg 的球放在上面,将弹簧压缩 3 cm,然后释放。忽略空气阻力和弹簧质量,求球上升的高度 h,从弹簧压缩时球的位置量起。

m = 0.15 kgk = 2000 N/mx = 3 cmg = 9.81 m/s²
h = m
10.功和能困难
k = 5000 N/m30°μ = 0.33 kg

在 30° 斜坡底部有一根刚度为 5000 N/m 的弹簧,它顶着一个 3 kg 的物块被压缩 15 cm,然后释放。物块与斜坡之间的动摩擦因数为 0.3。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 = 3 kgk = 5000 N/mx = 15 cmθ = 30°μ = 0.3g = 9.81 m/s²
d = m
11.动量与碰撞中等
2 kg84 m/s14 kgv′2​ = ?

一个以 36 m/s 水平运动的 16 kg 抛射体爆炸成沿同一直线运动的两块碎片。2 kg 的碎片以 84 m/s 继续向前运动。求 14 kg 碎片的速度 v′2(以原运动方向为正)。

M = 16 kgu = 36 m/sm1 = 2 kgv′1 = 84 m/sm2 = 14 kg
v′2 = m/s
12.动量与碰撞困难
1500 kgv1​ = ?1600 kg

一辆 1500 kg 的汽车撞上一辆停放的 1600 kg 汽车。两车残骸卡在一起,滑行 24 m 后停止。轮胎与路面之间的动摩擦因数为 0.75。取 g = 9.81 m/s²。求碰撞前瞬间第一辆汽车的速度 v1。

m1 = 1500 kgm2 = 1600 kgd = 24 mμ = 0.75g = 9.81 m/s²
v1 = m/s
13.刚体转动中等
0 → 1600 rpmI = 33 kg·m²

一台电动机用 45 s 把转动惯量为 33 kg·m² 的飞轮从静止加速到 1600 rpm。忽略损耗,求它输出的平均功率 Pavg,单位 kW。

I = 33 kg·m²n = 1600 rpmt = 45 s
Pavg = kW
14.刚体转动困难
0.65 m0.35 mn1​ = 50 rpm

一个人站在无摩擦的转盘上,每只手各拿一个 3.5 kg 的哑铃,距转轴 0.65 m。人和转盘单独对转轴的转动惯量为 4.5 kg·m²。他们以 50 rpm 转动,然后把哑铃收到距转轴 0.35 m 处。把哑铃看作质点。求新的转速 n2,单位 rpm。

I0 = 4.5 kg·m²m = 2 × 3.5 kgr1 = 0.65 mr2 = 0.35 mn1 = 50 rpm
n2 = rpm
15.齿轮与齿轮系中等
N1​ = ?N2​

两根平行轴相距 192 mm。须用一对模数为 4 mm、减速比为 5 : 1 的直齿圆柱齿轮把它们连接起来。 小齿轮须有多少个齿 N1?

a = 192 mmm = 4 mmi = 5
N1 =
16.齿轮与齿轮系困难
d1​ = 80 mmd2​ = 300 mm1450 rpmC = 800 mmθ = ?

一条开口皮带连接一个 80 mm 的带轮和一个 300 mm 的带轮,二者中心相距 800 mm。求小带轮上的包角 θ,单位为度。

d1 = 80 mmd2 = 300 mmC = 800 mm
θ = °
17.弹簧与单摆中等
0.8 kgk = 190 N/mA = 10 cmx = 8 cm

一个连在 k = 190 N/m 弹簧上的 0.8 kg 物体在无摩擦表面上以 10 cm 的振幅振动。求它距平衡位置 8 cm 时的速度 v。

m = 0.8 kgk = 190 N/mA = 10 cmx = 8 cm
v = m/s
18.弹簧与单摆困难
2 kgk = 100 N/m450 m/s

一颗以 450 m/s 运动的 12 g 子弹击中并留在一个放在无摩擦表面上的 2 kg 木块中。木块连在一根 k = 100 N/m 的水平弹簧上。求由此产生的振动的振幅 A,以 cm 表示。

m = 12 gv = 450 m/sM = 2 kgk = 100 N/m
A = cm
19.机械振动中等
k = 80 kN/mc = 630 N·s/mm = 5 kg

一个 5 kg 的质量块由刚度为 80 kN/m 的弹簧和阻尼系数为 630 N·s/m 的黏性阻尼器支承。求阻尼比 ζ。

m = 5 kgk = 80 kN/mc = 630 N·s/m
ζ =
20.机械振动困难
k1​ = 25k2​ = 40m = 25 kg

一个 25 kg 的质量块悬挂在首尾相接(串联)的两根弹簧上:上弹簧 k₁ = 25 kN/m,下弹簧 k₂ = 40 kN/m。 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 = 25 kgk1 = 25 kN/mk2 = 40 kN/m
fn = Hz

3溶液

1.运动学

答案: s = 69.44 m

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 = 90/3.6 = 25 m/s

制动距离

0 = v₀² − 2·a·s → s = v₀²/(2a) = 25²/(2·4.5) = 69.44 m

答案

s = 69.44 m
2.运动学

答案: t = 4.018 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 = 11·t − ½·9.81·t²
4.905·t² − 11·t − 35 = 0

解一元二次方程

只有正根有物理意义。

t = (11 + √(11² + 2·9.81·35))/9.81 = 4.018 s

答案

t = 4.018 s
3.牛顿定律

答案: a = 2.812 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。

沿斜面方向的力

沿斜面向下为正。

m·a = m·g·sin θ − μ·m·g·cos θ

加速度

a = 9.81·(sin 25° − 0.15·cos 25°) = 9.81·(0.4226 − 0.1359) = 2.812 m/s²

答案

a = 2.812 m/s²
4.牛顿定律

答案: a = 3.083 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) = (58.86 − 15.7)/14 = 3.083 m/s²

答案

a = 3.083 m/s²
5.抛体运动

答案: x = 9.579 m

抛体运动:无空气阻力时,x = vxt,y = h + vyt − ½gt²。两个方向相互独立,只共享同一时间。

分解初速度

水平速度保持不变;竖直运动具有向下的恒定加速度 g = 9.81 m/s²。

vx = v0·cos θ = 10·cos 55° = 5.736 m/s
vy = v0·sin θ = 10·sin 55° = 8.192 m/s

飞行时间

起点与落点等高:t = 2vy/g。

t = 2·8.192/9.81 = 1.67 s

水平距离

x = vx·t = 5.736·1.67 = 9.579 m

答案

x = 9.579 m
6.抛体运动

答案: t = 3.487 s

抛体运动:无空气阻力时,x = vxt,y = h + vyt − ½gt²。两个方向相互独立,只共享同一时间。

分解初速度

水平速度保持不变;竖直运动具有向下的恒定加速度 g = 9.81 m/s²。

vx = v0·cos θ = 17·cos 30° = 14.72 m/s
vy = v0·sin θ = 17·sin 30° = 8.5 m/s

飞行时间

解 y(t) = h + vy·t − ½gt² = 0,取正根。

0 = 30 + 8.5·t − 4.905·t²
t = (vy + √(vy² + 2gh))/g = (8.5 + √(72.25 + 588.6))/9.81 = 3.487 s

答案

t = 3.487 s
7.圆周运动

答案: n = 34.54 rpm

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/(0.3·2.5)) = 3.617 rad/s

转速

n = ω·60/(2π) = 34.54 rpm

答案

n = 34.54 rpm
8.圆周运动

答案: vmin = 2.62 m/s

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。

最高点张力为零

m·g = m·v²/r → v = √(g·r) = √(9.81·0.7) = 2.62 m/s

答案

vmin = 2.62 m/s
9.功和能

答案: h = 0.6116 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 = 3 cm = 0.03 m
½kx² = ½·2000·0.03² = 0.9 J

高度

m·g = 0.15·9.81 = 1.472 N
h = ½kx²/(mg) = 0.9/1.472 = 0.6116 m

答案

h = 0.6116 m
10.功和能

答案: d = 2.516 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 = 15 cm = 0.15 m
½kx² = ½·5000·0.15² = 56.25 J

沿斜面的能量衡算

m·g = 3·9.81 = 29.43 N
½kx² = mg·d·(sin θ + μ·cos θ)
d = 56.25/(29.43·(0.5 + 0.3·0.866)) = 2.516 m

答案

d = 2.516 m
11.动量与碰撞

答案: v′2 = 29.14 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 = 16·36 = 576 kg·m/s

碰撞后的动量

576 = 2·84 + 14·v′2
v′2 = (576 − 168)/14 = 29.14 m/s

答案

v′2 = 29.14 m/s
12.动量与碰撞

答案: v1 = 38.84 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.

碰撞后的速度

V = √(2·μ·g·d) = √(2·0.75·9.81·24) = 18.79 m/s

碰撞中的动量

m1·v1 = (m1 + m2)·V → v1 = 3100·18.79/1500 = 38.84 m/s

答案

v1 = 38.84 m/s
(139.8 km/h)
13.刚体转动

答案: Pavg = 10.29 kW

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.

角速度

ω = 2π·1600/60 = 167.6 rad/s

能量

E = ½·I·ω² = ½·33·167.6² = 463213 J

平均功率

Pavg = E/t = 463213/45 = 10294 W = 10.29 kW

答案

Pavg = 10.29 kW
14.刚体转动

答案: n2 = 69.6 rpm

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.

转动惯量

I1 = 4.5 + 2·3.5·0.65² = 7.457 kg·m²
I2 = 4.5 + 2·3.5·0.35² = 5.357 kg·m²

角动量守恒

n2 = n1·I1/I2 = 50·7.457/5.357 = 69.6 rpm

答案

n2 = 69.6 rpm

动能增加了:多出来的能量来自人收哑铃时所做的功。

15.齿轮与齿轮系

答案: N1 = 16

Gear geometry: the module m sets the tooth size. A gear with N teeth has a pitch diameter d = m·N, two meshing gears have the same module, and their centre distance is a = (d₁ + d₂)/2 = m·(N₁ + N₂)/2. The pitch-line speed is v = π·d·n/60, and the tangential tooth force follows from the torque: Ft = 2T/d.

总齿数

N1 + N2 = 2a/m = 2·192/4 = 96

按传动比分配

N1 = 96/(1 + 5) = 16

答案

N1 = 16
16.齿轮与齿轮系

答案: θ = 164.2 °

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。

皮带角

asin(0.1375) = 7.903°

包角

θ = 180 − 2·7.903 = 164.2°

答案

θ = 164.2°
17.弹簧与单摆

答案: v = 0.9247 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 = √(190/0.8) = 15.41 rad/s

x 处的速度

v = ω·√(A² − x²) = 15.41·√(0.1² − 0.08²) = 0.9247 m/s

答案

v = 0.9247 m/s
18.弹簧与单摆

答案: A = 38.07 cm

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.

撞击后的速度

V = m·v/(m + M) = 0.012·450/2.012 = 2.684 m/s

角频率

ω = √(k/(m + M)) = √(100/2.012) = 7.05 rad/s

振幅

A = V/ω = 2.684/7.05 = 0.3807 m = 38.07 cm

答案

A = 38.07 cm
19.机械振动

答案: ζ = 0.4981

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。

临界阻尼

cc = 2·√(k·m) = 2·√(80000·5) = 1265 N·s/m

阻尼比

ζ = c/cc = 630/1265 = 0.4981

答案

ζ = 0.4981

ζ < 1,所以系统为欠阻尼,在衰减的同时振荡。

20.机械振动

答案: fn = 3.948 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

串联弹簧受力相同、变形相加,所以按倒数组合:1/k = 1/k1 + 1/k2。

1/keq = 1/25 + 1/40 → keq = 25·40/(25 + 40) = 15.38 kN/m

固有频率

ωn = √(15385/25) = 24.81 rad/s
fn = 24.81/(2π) = 3.948 Hz

答案

fn = 3.948 Hz

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