简谐运动的初相怎么求

湖北松滋2023-05-07  32

简谐运动(Simple harmonic motion)(SHM)随时间按余弦(或正弦)规律的振动,或运动。又称简谐振动。

简谐运动是最基本也最简单的机械振动。当某物体进行简谐运动时,物体所受的力跟位移成正比,并且总是指向平衡位置。它是一种由自身系统性质决定的周期性运动。(如单摆运动和弹簧振子运动)实际上简谐振动就是正弦振动。故此在无线电学中简谐信号实际上就是正弦信号。

相位是个物理概念,指应用向量或三角函数来描述正弦交流电时的概念,

在电学中f(t)=Asin(ωt+φ),表示一个单频率的电信号,A称为信号幅度,ω=2πf,ω称为角频率(弧度/秒),f=1/T称为信号频率(赫兹),T称为信号周期(秒),t称为时间,φ称为信号的初始相位(弧度)

在数学中,在讨论形如f(x)=Asin(ωx+φ)的三角函数时,就将上面物理概念搬过来,形如f(x)=Asin(ωx+φ),f(x)=Acos(ωx+φ)的三角函数图像上任一点的位置,称为该函数的相位

如f(x)=sin(x+π/6)

f(π/4)=sin(π/4+π/6)

则5π/12就是函数在x=π/4时的相位,其中π/6为函数在x=0时的相位,又叫初相位

说到相位,必须指明什么时候的相位,至于如何求初相,这要根据题目所给条件,一般是先确定函数的ω值,然后根据图像上任一已知点坐标代入,即可求出。

给你一个例题已知函数y=Asin(ωx+φ)+n的最大值为4,最小值为0,最小正周期为π/2,直线x=π/3是其图像的一条对称轴,若A>0,ω>0,0<φ<π/2求函数解析式。

解析:∵函数y=Asin(ωx+φ)+n的最大值为4,最小值为0,最小正周期为π/2

∴A+n=4,n-A=0==>n=2,A=2

ω=2π/T==>ω=4

∴y=2sin(4x+φ)+2

∵直线x=π/3是其图像的一条对称轴

∴4π/3+φ=π/2==>φ=-5π/6==>φ=7π/6

4π/3+φ=-π/2==>φ=-11π/6==>φ=π/6

∵0<φ<π/2

∴y=2sin(4x+π/6)+2

两个同方向同频率的简谐运动,其振动表达式为 x1=6×10^(-2)cos(5t+丌),

x2=2×10^(-2)cos(5t-丌)=2×10^(-2)cos(5t+丌)故合振动x=x1+x2=8×10^(-2)cos(5t+丌)振幅8x10 ^(dao-2),初相丌。

合振动的振幅=分振动振幅差(即A=004);初相位取分振动振幅大的那个分振动的振幅(即φ=-π/2)。

当频率一致时,用向量加减的方法很好做。画出t=0时两个函数的向量,x1是指向y轴负方向的长为008的向量,x2是指向y轴正方向的长004的向量,相加得到一个长004指向y负方向的向量。所以得到初相为-pi/2。根据得到向量的长短也可以得到相加后的振幅,而频率也不会变化。

扩展资料:

在三角函数模型中我们会遇到三角函数图像y=Asin(ωx+φ)。物理中,描述简谐运动的物理量,如振幅、周期、和频率等都是与这个解析式中的常数有关。

A就是这个简谐运动的振幅(amplitude of vibration),它是做简谐运动的物体离开平衡位置的最大距离;

这个简谐运动的周期(period)是T=2π/ω,这是做间歇运动的物体往复运动一次所需要的时间;

这个简谐运动的频率(frequency)由公式f=1/T=|ω|/2π(这里的频率不是指角速率)它是做简谐运动的物体在单位时间内往复运动的次数。

参考资料来源:百度百科-初相

由三角函数的诱导公式二 sin(π+α)=-sinα可得 y=-2sin(2x+π/3)=y=2sin(2x+π/3+π)=2sin(2x+4π/3) 当函数y=Asin(ωx+φ )(x>=0,A>0,ω>0),当x=0,初相为φ 所以初相为4π/3

看上升沿与x轴第一个相交点

请认真理解初相的定义。

x=0

求解后会有无穷多个解,

那么初相就是第一个了,但我们通常希望一个波动从上升沿开始

所以

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