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。

新题目返回课程

在打印窗口中选择“另存为 PDF”,即可在设备上保存一份副本。

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
a = ?s = 2300 m

一架飞机起飞需要 240 km/h 的速度,可用跑道长 2300 m。从静止开始,它需要多大的恒定加速度 a?

v₀ = 0v = 240 km/hs = 2300 m
a = m/s²
2.运动学困难
t (s)v (m/s)7 s

一辆有轨电车从静止开始以 1.5 m/s² 加速 7 s,然后匀速行驶 29 s,最后以 4 m/s² 制动直到停止。 求总行驶时间 t。

a1 = 1.5 m/s²t1 = 7 st2 = 29 sa3 = −4 m/s²
t = s
3.牛顿定律中等
2 kg0.5 kg

质量为 2 kg 和 0.5 kg 的两个物体用轻绳相连,分别悬挂在一个轻质无摩擦滑轮的两侧。系统由静止释放。取 g = 9.81 m/s²。 求绳中的张力 T。

m1 = 2 kgm2 = 0.5 kgg = 9.81 m/s²
T = N
4.牛顿定律困难
m1​ = 3 kg2.5 kgθ = 40°

倾角为 40° 的斜面上有一个 3 kg 的物块,它通过一根跨过斜面顶端无摩擦滑轮的轻绳与一个悬挂的 2.5 kg 物体相连。悬挂物向下运动。 物块与斜面之间的动摩擦因数为 0.15。 取 g = 9.81 m/s²。 求绳中的张力 T。

m1 = 3 kgm2 = 2.5 kgθ = 40°μ = 0.15g = 9.81 m/s²
T = N
5.抛体运动中等
v0​ = 24 m/s30°射程

一个球 从平地上以高于水平面 30° 的角度抛出。忽略空气阻力。求球落地前的飞行时间 t。

v0 = 24 m/sθ = 30°g = 9.81 m/s²
t = s
6.抛体运动困难
h = 10 mv0​ = 30 m/s50°α = ?

一个球从 10 m 高的悬崖顶部以 30 m/s、与水平方向成 50° 的角度抛出。忽略空气阻力,取 g = 9.81 m/s²。 它落地时与水平方向向下成多大角度 α?

v₀ = 30 m/sθ = 50°h = 10 mg = 9.81 m/s²
α = °
7.圆周运动中等
r = 135 mvmax​ = ?

一辆汽车通过半径为 135 m 的水平弯道。轮胎与路面之间的静摩擦因数为 0.7。取 g = 9.81 m/s²。求汽车不打滑地通过弯道的最大速度 vmax。

r = 135 mμs = 0.7g = 9.81 m/s²
vmax = m/s
8.圆周运动困难
R = 4 mh = 16.8 m

一辆 1 kg 的小车在无摩擦轨道上从 16.8 m 高处由静止释放,驶过一个半径为 4 m 的竖直圆环。取 g = 9.81 m/s²。 求小车在圆环底部时轨道对它的法向力 Nbottom。

m = 1 kgh = 16.8 mR = 4 mg = 9.81 m/s²
Nbottom = N
9.功和能中等
15°d = 11 mμ = 0.1

一个物块由静止沿倾角 15° 的斜面下滑。动摩擦因数为 0.1。求它沿斜面滑行 11 m 后的速度 v。

θ = 15°μ = 0.1d = 11 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
10.功和能困难
3 kg5 kgμ = 0.2d = 1.5 m

一个 3 kg 的物块放在粗糙的水平桌面上(μ = 0.2)。一根轻绳从它出发,跨过桌边的光滑滑轮,连接一个悬挂的 5 kg 物块。系统由静止释放。求悬挂物块下降 1.5 m 后两物块的速度 v。

m1 = 3 kgm2 = 5 kgμ = 0.2d = 1.5 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
11.动量与碰撞中等
0.5 kg12 m/s1 kg

在无摩擦的导轨上,一个以 12 m/s 运动的 0.5 kg 滑块与一个静止的 1 kg 滑块发生完全弹性的正碰。 求碰撞后第一个滑块的速度 v′1(以其原运动方向为正)。

m1 = 0.5 kgm2 = 1 kgv1 = 12 m/sv2 = 0
v′1 = m/s
12.动量与碰撞困难
1900 kg16 m/s1100 kg20 m/sv′ = ?

在一个十字路口,一辆以 16 m/s 向东行驶的 1900 kg 汽车与一辆以 20 m/s 向北行驶的 1100 kg 汽车相撞。两车卡在一起。 求碰撞后瞬间残骸的速度 v′。

m1 = 1900 kgv1 = 16 m/s (E)m2 = 1100 kgv2 = 20 m/s (N)
v′ = m/s
13.刚体转动中等
n = 2000 rpmT = 990 N·m

一台电动机在 2000 rpm 时输出 990 N·m 的转矩。求它的输出功率 P,单位 kW。

T = 990 N·mn = 2000 rpm
P = kW
14.刚体转动困难
2 m/sω

一个质量为 5.5 kg 的实心圆柱以 2 m/s 的速度无滑动地滚动。 求它的总动能 Ek。

m = 5.5 kgv = 2 m/sI = ½·m·r²
Ek = J
15.齿轮与齿轮系中等
N1​ = 25N2​ = 30

一台 0.75 kW 的电动机以 2900 rpm 运转,驱动一个齿数为 25 的小齿轮,小齿轮与一个齿数为 30 的大齿轮啮合。 该齿轮副的效率为 97%。 求齿轮轴上的输出扭矩 T2。

P = 0.75 kWn1 = 2900 rpmN1 = 25N2 = 30η = 97%
T2 = N·m
16.齿轮与齿轮系困难
d1​ = 100 mmd2​ = 250 mm960 rpmC = 1200 mmT1​ = 1200 NT2​P = ?

一条开口皮带把一个以 960 rpm 转动、直径 100 mm 的主动轮与一个 250 mm 的带轮相连;中心距为 1200 mm。摩擦系数为 0.3,紧边张力不得超过 1200 N。求皮带在不打滑时能传递的最大功率 P,单位 kW(忽略离心效应)。

d1 = 100 mmn1 = 960 rpmd2 = 250 mmC = 1200 mmμ = 0.3T1 = 1200 N
P = kW
17.弹簧与单摆中等
3.4 kgk = 220 N/mA = 11 cmx = 2 cm

一个连在 k = 220 N/m 弹簧上的 3.4 kg 物体在无摩擦表面上以 11 cm 的振幅振动。求它距平衡位置 2 cm 时的速度 v。

m = 3.4 kgk = 220 N/mA = 11 cmx = 2 cm
v = m/s
18.弹簧与单摆困难
2.6 kgk = 100 N/mA = 14 cm

一个 2.6 kg 的物体连在 k = 100 N/m 的弹簧上,从平衡位置拉开 14 cm 后释放。 求它的最大速度 vmax。

m = 2.6 kgk = 100 N/mA = 14 cm
vmax = m/s
19.机械振动中等
k = 50 kN/mζ = 0.7m = 25 kg

一个 25 kg 的质量块挂在刚度为 50 kN/m 的弹簧上,黏性阻尼器使阻尼比为 0.7。求其自由振动的有阻尼固有频率 fd,以 Hz 计。

m = 25 kgk = 50 kN/mζ = 0.7
fd = Hz
20.机械振动困难
k1​ = 80k2​ = 15k3​ = 25m = 25 kg

一个 25 kg 的质量块悬挂在弹簧 k₃ = 25 kN/m 上。k₃ 的上端连接在一根刚性杆上,该杆由并排的两根弹簧 k₁ = 80 kN/m 和 k₂ = 15 kN/m 悬挂;杆保持水平。 忽略阻尼以及弹簧和杆的质量。求竖向振动的固有频率 fn,以 Hz 计。

m = 25 kgk1 = 80 kN/mk2 = 15 kN/mk3 = 25 kN/m
fn = Hz

3溶液

1.运动学

答案: a = 0.9662 m/s²

Motion with constant acceleration: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t² and v² = v₀² + 2·a·s. Pick the equation that contains the three things you know and the one you want, and keep the signs consistent with one positive direction.

单位

v = 240/3.6 = 66.67 m/s

加速度

a = v²/(2s) = 66.67²/(2·2300) = 0.9662 m/s²

答案

a = 0.9662 m/s²
2.运动学

答案: t = 38.63 s

Motion with constant acceleration: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t² and v² = v₀² + 2·a·s. Pick the equation that contains the three things you know and the one you want, and keep the signs consistent with one positive direction.

最高速度

v = a1·t1 = 1.5·7 = 10.5 m/s

制动时间

t3 = v/a3 = 10.5/4 = 2.625 s

总时间

t = 7 + 29 + 2.625 = 38.63 s

答案

t = 38.63 s
3.牛顿定律

答案: T = 7.848 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.

加速度

净驱动力是两个重量之差;它带动的是总质量。

a = (2 − 0.5)·9.81/(2 + 0.5) = 5.886 m/s²

由较轻物体求拉力

T − m2·g = m2·a → T = 0.5·(9.81 + 5.886) = 7.848 N

答案

T = 7.848 N
4.牛顿定律

答案: T = 23.51 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.

沿绳子方向的力

m₂·g = 24.53 N
m₁·g·sin θ = 18.92 N
μ·m₁·g·cos θ = 3.382 N

系统的加速度

a = (24.53 − 18.92 − 3.382)/5.5 = 0.4047 m/s²

由悬挂物求拉力

m2·g − T = m2·a → T = 2.5·(9.81 − 0.4047) = 23.51 N

答案

T = 23.51 N
5.抛体运动

答案: t = 2.446 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 = 24·cos 30° = 20.78 m/s
vy = v0·sin θ = 24·sin 30° = 12 m/s

飞行时间

起点与落点等高:t = 2vy/g。

t = 2·12/9.81 = 2.446 s

答案

t = 2.446 s
6.抛体运动

答案: α = 54.38 °

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 = 30·cos 50° = 19.28 m/s
vy0 = 30·sin 50° = 22.98 m/s

落地时的竖直速度

用能量,或在竖直方向用 v² = v₀² + 2as。

vy = √(22.98² + 2·9.81·10) = 26.91 m/s

落地角度

tan α = vy/vx = 26.91/19.28 → α = 54.38°

答案

α = 54.38°
7.圆周运动

答案: vmax = 30.45 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。

摩擦力提供向心力

m·v²/r = μ·m·g
v = √(μ·g·r) = √(0.7·9.81·135) = 30.45 m/s

答案

vmax = 30.45 m/s (109.6 km/h)
8.圆周运动

答案: Nbottom = 92.21 N

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.

由能量守恒求速度

v² = 2·9.81·16.8 = 329.6 m²/s²

受力

指向圆心为正。

N = m·v²/R + m·g = 1·329.6/4 + 9.81 = 92.21 N

答案

Nbottom = 92.21 N
9.功和能

答案: v = 5.917 m/s

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)。

沿斜面的能量衡算

物块下降高度 d·sin θ,摩擦消耗 μmg·cos θ·d。质量约去。

½v² = g·d·(sin θ − μ·cos θ)
v = √(2·9.81·11·(0.2588 − 0.1·0.9659)) = 5.917 m/s

答案

v = 5.917 m/s
10.功和能

答案: v = 4.023 m/s

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)。

释放和损失的能量

m₂g·d = 49.05·1.5 = 73.58 J
μ·m₁g·d = 0.2·29.43·1.5 = 8.829 J

两个物块的动能

½(m₁ + m₂)v² = 64.75 → v = √(2·64.75/8) = 4.023 m/s

答案

v = 4.023 m/s
11.动量与碰撞

答案: v′1 = −4 m/s

动量守恒:碰撞过程中若没有外力作用,碰撞前的总动量 Σm·v 等于碰撞后的总动量。速度有方向,所以要选定正方向,反方向的速度取负号。弹性碰撞中动能也守恒;完全非弹性碰撞中物体粘在一起运动。

与静止物体的弹性碰撞

联立动量守恒和能量守恒即可得到这两个结果。

v′1 = (0.5 − 1)/(0.5 + 1)·12 = −4 m/s
v′2 = 2·0.5/(0.5 + 1)·12 = 8 m/s

答案

v′1 = −4 m/s

负号表示第一个滑块被弹回。

12.动量与碰撞

答案: v′ = 12.51 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.

动量分量

px = 1900·16 = 30400 kg·m/s
py = 1100·20 = 22000 kg·m/s

残骸的速度

v′ = √(px² + py²)/(m1 + m2) = 37525/3000 = 12.51 m/s

答案

v′ = 12.51 m/s
13.刚体转动

答案: P = 207.3 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·2000/60 = 209.4 rad/s

功率

P = T·ω = 990·209.4 = 207345 W = 207.3 kW

答案

P = 207.3 kW
14.刚体转动

答案: Ek = 16.5 J

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.

平动部分和转动部分

Etrans = ½·m·v² = ½·5.5·2² = 11 J
Erot = ½·I·ω² = ½·0.5·m·r²·(v/r)² = 0.5·11 = 5.5 J

合计

Ek = 11 + 5.5 = 16.5 J

答案

Ek = 16.5 J
15.齿轮与齿轮系

答案: T2 = 2.875 N·m

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。

电动机扭矩

ω₁ = 2π·2900/60 = 303.7 rad/s
T1 = P/ω₁ = 750/303.7 = 2.47 N·m

输出扭矩

T2 = 2.47·30/25·0.97 = 2.875 N·m

答案

T2 = 2.875 N·m
16.齿轮与齿轮系

答案: P = 3.592 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。

包角

θ = 3.017 rad

松边张力

eμθ = e0.905 = 2.472, T₂ = 1200/2.472 = 485.5 N

功率

P = (1200 − 485.5)·5.027 = 3.592 kW

答案

P = 3.592 kW
17.弹簧与单摆

答案: v = 0.8701 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 = √(220/3.4) = 8.044 rad/s

x 处的速度

v = ω·√(A² − x²) = 8.044·√(0.11² − 0.02²) = 0.8701 m/s

答案

v = 0.8701 m/s
18.弹簧与单摆

答案: vmax = 0.8682 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 = √(100/2.6) = 6.202 rad/s

最大速度

vmax = A·ω = 0.14·6.202 = 0.8682 m/s

答案

vmax = 0.8682 m/s
19.机械振动

答案: fd = 5.083 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。

无阻尼固有频率

ωn = √(50000/25) = 44.72 rad/s
fn = 44.72/(2π) = 7.118 Hz

有阻尼固有频率

fd = fn·√(1 − ζ²) = 7.118·√(1 − 0.7²) = 5.083 Hz

答案

fd = 5.083 Hz
20.机械振动

答案: fn = 4.478 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

只有 k1 和 k2 是并联的。这一对与 k3 串联,所以要按倒数组合。

k12 = 80 + 15 = 95 kN/m
keq = 95·25/(95 + 25) = 19.79 kN/m

固有频率

ωn = √(19792/25) = 28.14 rad/s
fn = 28.14/(2π) = 4.478 Hz

答案

fn = 4.478 Hz

ExamProblems · examproblems.com/courses/dynamics