Krafter hos en harmonisk oscillator
Hej! Jag har lite funderingar kring kraftsituationen i en harmonisk oscillator. Jag fattar att Fres är 0 i jämviktsläget och störst vid vändlägena. Dock så har jag lite funderingar kring delkrafterna, kraften från fjädern och tyngdkraften. När är de maximala och kan de någonsin bli 0.
I jämviktsläget förstår jag att de båda krafterna är lika stora eftersom resultanten ska bli 0.
Hur blir det dock i ytterlägena? I det övre ytterläget till exempel pekar kraftresultanten nedåt, betyder detta att tyngdkraften är den enda kraften som verkar och att fjäderkraften är 0? Vice versa då till det nedre ytterläget, är då tyngdkraften 0 eftersom kraftresultanten pekar upp? Det kan väll inte stämma eftersom tyngdkraften är ju konstant?
Tacksam för lite hjälp!
Det beror på svängningens amplitud A.
Om A = mg/k så blir fjäderkraften noll i det övre vändläget, annars inte.
Tyngdkraften är, som du säger, konstant.
Låt oss införa en x-axel som är riktad uppåt och har origo (x = 0) vid jämviktsläget.
Det gäller då att
Fres = Ffjäder - mg = -kx.
Låt svängningens amplitud vara A.
I övre vändläget så är x = A. Och vi får Ffjäder = mg - kA. Så fjäderkraften är noll i vändläget om A = mg/k.
I nedre vändläget så är x = -A. Vi får Ffjäder = mg + kA. Alltid positiv.
