弹簧振子简谐运动 - 物理可视化教学

弹簧刚度系数 k (N/m) 10

物体质量 m (kg) 1

初始振幅 A (m) 0.2

阻尼系数 b 0

显示速度矢量

显示加速度矢量

显示运动轨迹

显示能量图表

位移 x:

0.00 m

速度 v:

0.00 m/s

加速度 a:

0.00 m/s²

总能量 E:

0.00 J

理想的弹簧振子系统由一个弹簧和一个质量块组成。当弹簧被拉伸或压缩时，会产生一个与位移成比例但方向相反的恢复力，符合胡克定律：F = -kx。

在无阻尼的情况下，质量块的运动遵循简谐运动规律，位移满足：

x(t) = A·cos(ωt + φ)

其中，ω = √(k/m) 是角频率，周期 T = 2π/ω，A 是振幅，φ 是初相位。

能量在动能和势能之间不断转换，而总能量保持不变：E = 1/2·k·A² = 1/2·m·vₘₐₓ²。当有阻尼时，振幅会随时间衰减。