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)0.7 s20

一位以 72 km/h 行驶的司机看到一个障碍物。她的反应时间为 0.7 s,之后汽车以 5 m/s² 的恒定减速度制动。求从她看到障碍物起的总停车距离 d。

v₀ = 72 km/htr = 0.7 sa = −5 m/s²
d = m
2.运动学困难
a = 26 m/s²

一枚模型火箭从静止竖直向上发射。其发动机使它获得 26 m/s² 的恒定向上加速度,持续 2 s,之后发动机停止,火箭做自由运动。忽略空气阻力,取 g = 9.81 m/s²。 求火箭达到的最大高度 hmax。

a = 26 m/s²t1 = 2 sg = 9.81 m/s²
hmax = m
3.牛顿定律中等
6 kg5.5 kg

质量为 6 kg 和 5.5 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 = 6 kgm2 = 5.5 kgg = 9.81 m/s²
T = N
4.牛顿定律困难
m1​ = 3.5 kg4.5 kgμ = 0.3

水平桌面上一个 3.5 kg 的物块通过跨过光滑滑轮的轻绳与一个悬挂的 4.5 kg 重物相连。 物块与桌面之间的动摩擦因数为 0.3。 取 g = 9.81 m/s²。 求系统的加速度 a。

m1 = 3.5 kgm2 = 4.5 kgμ = 0.3g = 9.81 m/s²
a = m/s²
5.抛体运动中等
13 my = ?v0​ = 22 m/s60°

一个球从水平地面以 22 m/s、与水平方向成 60° 的角度朝 13 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 = 22 m/sθ = 60°x = 13 mg = 9.81 m/s²
y = m
6.抛体运动困难
h = 15 mv0​ = 10 m/s25°H = ?

一个球从 15 m 高的悬崖顶部以 10 m/s、与水平方向成 25° 的角度抛出。忽略空气阻力,取 g = 9.81 m/s²。求它高出悬崖脚下地面的最大高度 H。

v₀ = 10 m/sθ = 25°h = 15 mg = 9.81 m/s²
H = m
7.圆周运动中等
r = 150 mvmax​ = ?

一辆汽车通过半径为 150 m 的水平弯道。轮胎与路面之间的静摩擦因数为 0.3。取 g = 9.81 m/s²。求汽车不打滑地通过弯道的最大速度 vmax。

r = 150 mμs = 0.3g = 9.81 m/s²
vmax = m/s
8.圆周运动困难
r = 0.8 mv = ?

一个小球系在长 0.8 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 = 0.8 mg = 9.81 m/s²
vmin = m/s
9.功和能中等
90 km/h3°1000 kg

一辆 1000 kg 的汽车以恒定的 90 km/h 驶上 3° 的斜坡。空气阻力和滚动阻力合计 700 N。求车轮须输出的功率 P,以 kW 表示。

m = 1000 kgθ = 3°Fr = 700 Nv = 90 km/hg = 9.81 m/s²
P = kW
10.功和能困难
h = 2 mL = 2.5 mμ = 0.25k = 2500 N/m

一个 0.5 kg 的物块从光滑坡道上 2 m 高处由静止释放。到达底部后,它通过一段长 2.5 m 的粗糙水平段(μ = 0.25),然后在光滑表面上撞上一根弹簧(k = 2500 N/m)。 求弹簧的最大压缩量 x。

m = 0.5 kgh = 2 mL = 2.5 mμ = 0.25k = 2500 N/mg = 9.81 m/s²
x = cm
11.动量与碰撞中等
2 kg8 m/s3 kg

在无摩擦的导轨上,一个以 8 m/s 运动的 2 kg 滑块与一个静止的 3 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 kgm2 = 3 kgv1 = 8 m/sv2 = 0
v′2 = m/s
12.动量与碰撞困难
1400 kg18 m/s1300 kg16 m/sv′ = ?

在一个十字路口,一辆以 18 m/s 向东行驶的 1400 kg 汽车与一辆以 16 m/s 向北行驶的 1300 kg 汽车相撞。两车卡在一起。 求碰撞后瞬间残骸的速度 v′。

m1 = 1400 kgv1 = 18 m/s (E)m2 = 1300 kgv2 = 16 m/s (N)
v′ = m/s
13.刚体转动中等
n = 2600 rpmTb​ = 90 N·mI = 23.5 kg·m²

转动惯量为 23.5 kg·m² 的飞轮以 2600 rpm 转动。制动器施加 90 N·m 的恒定摩擦转矩。 它需要多长时间 t 才能停下?

I = 23.5 kg·m²n = 2600 rpmTb = 90 N·m
t = s
14.刚体转动困难
560 m/s15 g0.69 mL = 1.1 m9.5 kgφ

质量为 9.5 kg、长为 1.1 m 的均匀细杆,从无摩擦的上端枢轴处静止悬挂。一颗 15 g 的子弹以 560 m/s 的速度水平击中杆上枢轴下方 0.69 m 处并留在杆中。 取 g = 9.81 m/s²。求杆摆动偏离竖直方向的最大角度 φ。

M = 9.5 kgL = 1.1 mm = 15 gv = 560 m/sd = 0.69 mg = 9.81 m/s²
φ = °
15.齿轮与齿轮系中等
N1​ = ?N2​

两根平行轴相距 48 mm。须用一对模数为 2 mm、减速比为 2 : 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 = 48 mmm = 2 mmi = 2
N1 =
16.齿轮与齿轮系困难
A = 36B = 48C = 15D = 40

在一个复合轮系中,输入轴上的齿轮 A(36 齿)以 1440 rpm 转动,驱动齿轮 B(48 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(40 齿)。求输出转速 nout。

nin = 1440 rpmA = 36B = 48C = 15D = 40
nout = rpm
17.弹簧与单摆中等
t (s)x (cm)0.1 s

一个连在 k = 200 N/m 弹簧上的 2 kg 物体被沿正方向拉开 12 cm,在 t = 0 时由静止释放。 求 t = 0.1 s 时它相对于平衡位置的位移 x(带符号)。

m = 2 kgk = 200 N/mA = 12 cmt = 0.1 s
x = cm
18.弹簧与单摆困难
0.9 kgk = 320 N/m

把一个 0.9 kg 的物体挂在一根 k = 320 N/m、处于原长的竖直弹簧下端,然后由静止释放。取 g = 9.81 m/s²。 求物体的最大速度 vmax。

m = 0.9 kgk = 320 N/mg = 9.81 m/s²
vmax = m/s
19.机械振动中等
k = 20 kN/mζ = 0.6m = 150 kg

一个 150 kg 的质量块挂在刚度为 20 kN/m 的弹簧上,黏性阻尼器使阻尼比为 0.6。求其自由振动的有阻尼固有频率 fd,以 Hz 计。

m = 150 kgk = 20 kN/mζ = 0.6
fd = Hz
20.机械振动困难
k1​ = 10k2​ = 20m = 40 kg

一个 40 kg 的质量块悬挂在首尾相接(串联)的两根弹簧上:上弹簧 k₁ = 10 kN/m,下弹簧 k₂ = 20 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 = 40 kgk1 = 10 kN/mk2 = 20 kN/m
fn = Hz

3溶液

1.运动学

答案: d = 54 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.

单位

v₀ = 72/3.6 = 20 m/s

反应距离

d1 = v₀·tr = 20·0.7 = 14 m

制动距离

d2 = v₀²/(2a) = 20²/(2·5) = 40 m

合计

d = 14 + 40 = 54 m

答案

d = 54 m
2.运动学

答案: hmax = 189.8 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.

动力阶段

v₁ = 26·2 = 52 m/s
h₁ = ½·26·2² = 52 m

向上的自由飞行

在最高点速度为零。

Δh = v₁²/(2g) = 52²/(2·9.81) = 137.8 m
hmax = 52 + 137.8 = 189.8 m

答案

hmax = 189.8 m
3.牛顿定律

答案: T = 56.3 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 = (6 − 5.5)·9.81/(6 + 5.5) = 0.4265 m/s²

由较轻物体求拉力

T − m2·g = m2·a → T = 5.5·(9.81 + 0.4265) = 56.3 N

答案

T = 56.3 N
4.牛顿定律

答案: a = 4.231 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) = (44.15 − 10.3)/8 = 4.231 m/s²

答案

a = 4.231 m/s²
5.抛体运动

答案: y = 15.67 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 = 22·cos 60° = 11 m/s
t = x/vx = 13/11 = 1.182 s

此时的高度

y = 19.05·1.182 − ½·9.81·1.182² = 15.67 m

答案

y = 15.67 m

球到达墙时仍在上升。

6.抛体运动

答案: H = 15.91 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.

竖直方向的初速度

vy = 10·sin 25° = 4.226 m/s

高出悬崖的上升高度

Δh = vy²/(2g) = 4.226²/(2·9.81) = 0.9103 m

离地面的高度

H = 15 + 0.9103 = 15.91 m

答案

H = 15.91 m
7.圆周运动

答案: vmax = 21.01 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) = √(0.3·9.81·150) = 21.01 m/s

答案

vmax = 21.01 m/s (75.64 km/h)
8.圆周运动

答案: vmin = 2.801 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) = √(9.81·0.8) = 2.801 m/s

答案

vmin = 2.801 m/s
9.功和能

答案: P = 30.34 kW

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)。 功率等于力乘以速度:P = F·v。

驱动力

m·g = 1000·9.81 = 9810 N
mg·sin θ = 9810·sin 3° = 513.4 N
F = 513.4 + 700 = 1213 N

功率

v = 90/3.6 = 25 m/s
P = F·v = 1213·25 = 30335 W = 30.34 kW

答案

P = 30.34 kW
10.功和能

答案: x = 7.345 cm

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 = 4.905·(2 − 0.25·2.5) = 6.744 J

最大压缩量

½kx² = 6.744 → x = √(2·6.744/2500) = 0.07345 m = 7.345 cm

答案

x = 7.345 cm
11.动量与碰撞

答案: v′2 = 6.4 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 = (2 − 3)/(2 + 3)·8 = −1.6 m/s
v′2 = 2·2/(2 + 3)·8 = 6.4 m/s

答案

v′2 = 6.4 m/s
12.动量与碰撞

答案: v′ = 12.1 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 = 1400·18 = 25200 kg·m/s
py = 1300·16 = 20800 kg·m/s

残骸的速度

v′ = √(px² + py²)/(m1 + m2) = 32675/2700 = 12.1 m/s

答案

v′ = 12.1 m/s
13.刚体转动

答案: t = 71.09 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.

角速度

ω = 2π·2600/60 = 272.3 rad/s

减速度和时间

α = Tb/I = 90/23.5 = 3.83 rad/s²
t = ω/α = 272.3/3.83 = 71.09 s

答案

t = 71.09 s
14.刚体转动

答案: φ = 23.82 °

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 = 9.5·1.1²/3 + 0.015·0.69² = 3.839 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 = 0.015·560·0.69/3.839 = 1.51 rad/s

摆动过程中的能量

½·I·ω² = ½·3.839·1.51² = 4.376 J
(M·g·L/2 + m·g·d)·(1 − cos φ) = 51.36·(1 − cos φ)
cos φ = 1 − 4.376/51.36 = 0.9148 → φ = 23.82°

答案

φ = 23.82°
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 = 2·48/2 = 48

按传动比分配

N1 = 48/(1 + 2) = 16

答案

N1 = 16
16.齿轮与齿轮系

答案: nout = 405 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 = 1440·36/48 = 1080 rpm = nC

第二级

nout = 1080·15/40 = 405 rpm

答案

nout = 405 rpm

总传动比 = 3.556 : 1

17.弹簧与单摆

答案: x = 6.484 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.

角频率

ω = √(200/2) = 10 rad/s
ω·t = 10·0.1 = 1 rad

位移

x = A·cos(ω·t) = 12·cos(1) = 6.484 cm

答案

x = 6.484 cm
18.弹簧与单摆

答案: vmax = 0.5203 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.

平衡位置和振幅

x₀ = m·g/k = 0.9·9.81/320 = 0.02759 m = A

最大速度

速度在平衡位置处最大。

ω = √(320/0.9) = 18.86 rad/s
vmax = A·ω = 0.02759·18.86 = 0.5203 m/s

答案

vmax = 0.5203 m/s
19.机械振动

答案: fd = 1.47 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 = √(20000/150) = 11.55 rad/s
fn = 11.55/(2π) = 1.838 Hz

有阻尼固有频率

fd = fn·√(1 − ζ²) = 1.838·√(1 − 0.6²) = 1.47 Hz

答案

fd = 1.47 Hz
20.机械振动

答案: fn = 2.055 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 = 1/10 + 1/20 → keq = 10·20/(10 + 20) = 6.667 kN/m

固有频率

ωn = √(6667/40) = 12.91 rad/s
fn = 12.91/(2π) = 2.055 Hz

答案

fn = 2.055 Hz

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