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
警车a = 2.5 m/s²汽车29 m/s

一辆以恒定的 29 m/s 超速行驶的汽车经过一辆静止的警车。此时警车启动并以 2.5 m/s² 匀加速。 警车在距其出发点多远处追上?求 d。

vcar = 29 m/sapolice = 2.5 m/s²v0,police = 0
d = m
2.运动学困难
AB: 13 m/s20 m

球 A 从 20 m 高处由静止释放。同一时刻,球 B 从正下方的地面以 13 m/s 竖直上抛。忽略空气阻力,取 g = 9.81 m/s²。 它们在离地面多高处 y 相遇?

H = 20 mv0B = 13 m/sg = 9.81 m/s²
y = m
3.牛顿定律中等
5 kg15°F = 40 Nμ = 0.3

一个 5 kg 的雪橇被一根与水平方向成 15° 向上的绳子以 40 N 的力拉着在平坦的雪地上移动。动摩擦因数为 0.3。取 g = 9.81 m/s²。求雪橇的加速度 a。

m = 5 kgF = 40 Nθ = 15°μ = 0.3g = 9.81 m/s²
a = m/s²
4.牛顿定律困难
θ = 30°物块v₀ = 11.5 m/s

一个物块被推了一下,以 11.5 m/s 的速度开始沿 30° 的斜面向上滑动。动摩擦因数为 0.25。取 g = 9.81 m/s²。它沿斜面滑行多远 d 后停止?

v₀ = 11.5 m/sθ = 30°μ = 0.25g = 9.81 m/s²
d = m
5.抛体运动中等
v0​ = 22 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 = 22 m/sθ = 55°g = 9.81 m/s²
x = m
6.抛体运动困难
h = 30 mv0​ = 15 m/s15°x = ?

一个球 从 30 m 高的悬崖顶上以高于水平面 15° 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 = 15 m/sθ = 15°h = 30 mg = 9.81 m/s²
x = m
7.圆周运动中等
r = 1.7 mω = ?

在游乐场的转筒中,乘客背靠在半径为 1.7 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 0.4。取 g = 9.81 m/s²。 求最小角速度 ω,以 rad/s 表示。

r = 1.7 mμs = 0.4g = 9.81 m/s²
ω = rad/s
8.圆周运动困难
r = 1 mv = ?

一个小球系在长 1 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 = 1 mg = 9.81 m/s²
vmin = m/s
9.功和能中等
40°L = 3 m1 kg

一个 1 kg 的球挂在长 3 m 的轻绳上。把它拉向一侧,使绳与竖直方向成 40°,然后从静止释放。求球经过最低点时绳中的拉力 T。

m = 1 kgL = 3 mθ = 40°g = 9.81 m/s²
T = N
10.功和能困难
h = 5 mL = 5 mμ = 0.1k = 4000 N/m

一个 10 kg 的物块从光滑坡道上 5 m 高处由静止释放。到达底部后,它通过一段长 5 m 的粗糙水平段(μ = 0.1),然后在光滑表面上撞上一根弹簧(k = 4000 N/m)。 求物块到达弹簧时的速度 v。

m = 10 kgh = 5 mL = 5 mμ = 0.1k = 4000 N/mg = 9.81 m/s²
v = m/s
11.动量与碰撞中等
2.5 kg11 m/s0.5 kg

在无摩擦的导轨上,一个以 11 m/s 运动的 2.5 kg 滑块与一个静止的 0.5 kg 滑块发生完全弹性的正碰。 求碰撞后第二个滑块的速度 v′2。

m1 = 2.5 kgm2 = 0.5 kgv1 = 11 m/sv2 = 0
v′2 = m/s
12.动量与碰撞困难
2000 kg11 m/s1800 kg9 m/sθ = ?

在一个十字路口,一辆以 11 m/s 向东行驶的 2000 kg 汽车与一辆以 9 m/s 向北行驶的 1800 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 = 2000 kgv1 = 11 m/s (E)m2 = 1800 kgv2 = 9 m/s (N)
θ = °
13.刚体转动中等
6.5 kgaαM = 10 kgR = 0.1 m

一个 6.5 kg 的物块悬挂在绕过滑轮的轻绳上,滑轮是质量为 10 kg、半径为 0.1 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 5 m 后的速度 v。

m = 6.5 kgM = 10 kgR = 0.1 mg = 9.81 m/s²h = 5 m
v = m/s
14.刚体转动困难
θ = 20°vs = 2 m

一个薄圆环从静止开始,沿与水平面成 20° 的斜面无滑动地滚下。取 g = 9.81 m/s²。 求它沿斜面滚过 2 m 后的速度 v。

θ = 20°s = 2 mI = m·r²g = 9.81 m/s²
v = m/s
15.齿轮与齿轮系中等
d1​ = 100 mmd2​ = 450 mm960 rpmT1​ = 1500 NT2​ = 450 NP = ?

一条皮带绕在一个以 960 rpm 转动、直径 100 mm 的主动轮上。紧边张力为 1500 N,松边张力为 450 N。求传递的功率 P,单位 kW。

d1 = 100 mmn1 = 960 rpmT1 = 1500 NT2 = 450 N
P = kW
16.齿轮与齿轮系困难
d1​ = 80 mmd2​ = 400 mm1450 rpmC = 800 mmT1​ = 800 NT2​P = ?

一条开口皮带把一个以 1450 rpm 转动、直径 80 mm 的主动轮与一个 400 mm 的带轮相连;中心距为 800 mm。摩擦系数为 0.3,紧边张力不得超过 800 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 = 80 mmn1 = 1450 rpmd2 = 400 mmC = 800 mmμ = 0.3T1 = 800 N
P = kW
17.弹簧与单摆中等
L = 1.6 mT = 1.6 s

一名宇航员在另一颗行星上发现,一个长 1.6 m 的单摆在小幅摆动时周期为 1.6 s。求该行星上的重力加速度 g。

L = 1.6 mT = 1.6 s
g = m/s²
18.弹簧与单摆困难
1.4 kgk = 110 N/mA = 8 cm

一个 1.4 kg 的物体连在 k = 110 N/m 的弹簧上,从平衡位置拉开 8 cm 后释放。 求它的最大加速度 amax。

m = 1.4 kgk = 110 N/mA = 8 cm
amax = m/s²
19.机械振动中等
k = 2 kN/mζ = 0.35m = 5 kg

一个 5 kg 的质量块挂在刚度为 2 kN/m 的弹簧上,黏性阻尼器使阻尼比为 0.35。求其自由振动的有阻尼固有频率 fd,以 Hz 计。

m = 5 kgk = 2 kN/mζ = 0.35
fd = Hz
20.机械振动困难
k1​ = 50k2​ = 25m = 100 kg

一个 100 kg 的质量块悬挂在并排(并联)的两根弹簧上,刚度分别为 k₁ = 50 kN/m 和 k₂ = 25 kN/m。质量块保持水平。 求弹簧系统的等效刚度 keq,以 kN/m 计。

m = 100 kgk1 = 50 kN/mk2 = 25 kN/m
keq = kN/m

3溶液

1.运动学

答案: d = 672.8 m

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.

距离相等

v·t = ½·a·t² → t = 2v/a = 2·29/2.5 = 23.2 s

距离

d = v·t = 29·23.2 = 672.8 m

答案

d = 672.8 m

此时警车的速度为 2v = 58 m/s。

2.运动学

答案: y = 8.391 m

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.

相遇时间

向上为正,地面为 y = 0。

20 − ½g·t² = 13·t − ½g·t² → t = 20/13 = 1.538 s

相遇高度

y = 13·1.538 − ½·9.81·1.538² = 8.391 m

答案

y = 8.391 m
3.牛顿定律

答案: a = 5.406 m/s²

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.

法向力

N = m·g − F·sin θ = 49.05 − 40·sin 15° = 38.7 N

水平方向的力

m·a = F·cos θ − μ·N = 38.64 − 11.61
a = 27.03/5 = 5.406 m/s²

答案

a = 5.406 m/s²
4.牛顿定律

答案: d = 9.408 m

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.

减速度

两个力都沿斜面向下;质量约去。

a = 9.81·(sin 30° + 0.25·cos 30°) = 7.029 m/s²

距离

d = v₀²/(2a) = 11.5²/(2·7.029) = 9.408 m

答案

d = 9.408 m
5.抛体运动

答案: x = 46.36 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 = 22·cos 55° = 12.62 m/s
vy = v0·sin θ = 22·sin 55° = 18.02 m/s

飞行时间

起点与落点等高:t = 2vy/g。

t = 2·18.02/9.81 = 3.674 s

水平距离

x = vx·t = 12.62·3.674 = 46.36 m

答案

x = 46.36 m
6.抛体运动

答案: x = 42.02 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 = 15·cos 15° = 14.49 m/s
vy = v0·sin θ = 15·sin 15° = 3.882 m/s

飞行时间

解 y(t) = h + vy·t − ½gt² = 0,取正根。

0 = 30 + 3.882·t − 4.905·t²
t = (vy + √(vy² + 2gh))/g = (3.882 + √(15.07 + 588.6))/9.81 = 2.9 s

水平距离

x = vx·t = 14.49·2.9 = 42.02 m

答案

x = 42.02 m
7.圆周运动

答案: ω = 3.798 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/(0.4·1.7)) = 3.798 rad/s

答案

ω = 3.798 rad/s
8.圆周运动

答案: vmin = 3.132 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) = √(9.81·1) = 3.132 m/s

答案

vmin = 3.132 m/s
9.功和能

答案: T = 14.4 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) = 2·9.81·3·(1 − cos 40°) = 13.77 m²/s²

最低点的受力

m·g = 1·9.81 = 9.81 N
T = mg + mv²/L = 9.81 + 1·13.77/3 = 14.4 N

答案

T = 14.4 N

校核:T = mg(3 − 2cos θ) = 14.4 N。

10.功和能

答案: v = 9.396 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)。

通过粗糙段后剩余的能量

坡道光滑,只有粗糙段消耗能量。

mgh − μmgL = 98.1·(5 − 0.1·5) = 441.5 J

到达弹簧时的速度

½mv² = mg(h − μL) → v = √(2g(h − μL)) = √(2·9.81·4.5) = 9.396 m/s

答案

v = 9.396 m/s
11.动量与碰撞

答案: v′2 = 18.33 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 = (2.5 − 0.5)/(2.5 + 0.5)·11 = 7.333 m/s
v′2 = 2·2.5/(2.5 + 0.5)·11 = 18.33 m/s

答案

v′2 = 18.33 m/s
12.动量与碰撞

答案: θ = 36.37 °

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 = 2000·11 = 22000 kg·m/s
py = 1800·9 = 16200 kg·m/s

方向

tan θ = py/px = 0.7364 → θ = 36.37°

答案

θ = 36.37°
13.刚体转动

答案: v = 7.446 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) = 6.5·9.81/(6.5 + 5) = 5.545 m/s²

下落后的速度

v = √(2·a·h) = √(2·5.545·5) = 7.446 m/s

答案

v = 7.446 m/s
14.刚体转动

答案: v = 2.59 m/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.

下降的高度

h = s·sin θ = 2·sin 20° = 0.684 m

滚动时的能量平衡

无滑动滚动:ω = v/r,接触点处的摩擦力不做功。

m·g·h = ½·m·v²·(1 + 1)
v = √(2·9.81·0.684/2) = 2.59 m/s

答案

v = 2.59 m/s
15.齿轮与齿轮系

答案: P = 5.278 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 = 5.027 m/s

功率

P = (1500 − 450)·5.027 = 5278 W = 5.278 kW

答案

P = 5.278 kW
16.齿轮与齿轮系

答案: P = 2.722 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 = 2.739 rad

松边张力

eμθ = e0.8217 = 2.274, T₂ = 800/2.274 = 351.8 N

功率

P = (800 − 351.8)·6.074 = 2.722 kW

答案

P = 2.722 kW
17.弹簧与单摆

答案: g = 24.67 m/s²

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.

求 g

g = 4π²·L/T² = 4π²·1.6/1.6² = 24.67 m/s²

答案

g = 24.67 m/s²
18.弹簧与单摆

答案: amax = 6.286 m/s²

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 = √(110/1.4) = 8.864 rad/s

最大加速度

amax = A·ω² = 0.08·8.864² = 6.286 m/s²

答案

amax = 6.286 m/s²
19.机械振动

答案: fd = 2.982 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 = √(2000/5) = 20 rad/s
fn = 20/(2π) = 3.183 Hz

有阻尼固有频率

fd = fn·√(1 − ζ²) = 3.183·√(1 − 0.35²) = 2.982 Hz

答案

fd = 2.982 Hz
20.机械振动

答案: keq = 75 kN/m

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 = 50 + 25 = 75 kN/m

答案

keq = 75 kN/m

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