振盪與簡諧運動
平衡位置
平衡位置是靜止的所在:當沒有東西擾動它時,一個物體安定下來的地方,也是振盪繞著擺動的中心。它是鞦韆的最低點,或掛在彈簧上的質量完全靜止時自然懸垂的位置。每一種來回運動都圍繞著這個特別的地方組織起來。
精確地說,平衡位置是物體所受淨力為零的地方,因此靜止放在那裡的物體會保持靜止。在振盪中,位移 x 就是從這一點量起,回復力恰好在這裡為零,並隨著你離得越遠而增大。平衡有兩種:穩定平衡,輕輕一推會產生把物體推回的力(因此可能振盪);不穩定平衡,一推卻產生把它推得更遠的力。
平衡位置是每一種振盪的錨點,也是量測一切的天然基準。有一點值得清楚說明:在平衡位置,力為零,而且以它作為基準時位能最小,但物體衝過時速率卻最大。力為零並不代表速度為零:物體以最高速率飛越平衡位置,奔向另一側。
對於掛在垂直彈簧上的質量,平衡位置是彈簧向上的拉力恰好平衡重力之處:m g = k x_0。質量繞著這一點上下振盪,並在通過它時移動得最快。
在平衡位置淨力為零,但振盪中的物體卻以最大速率通過。
平衡位置淨力為零並不代表速度為零;振盪中的物體會以最大速率衝過平衡點。
又称
另见