【固有周期】

物体作固有振动时的周期称为“固有周期”。它是由振动系统本身的性质所决定的,而与振幅大小无关。例如,用不同倔强系数的弹簧分别连接质量相同的振子实验,可知弹簧的倔强系数越大,振动的周期越短;反之,周同一弹簧连接质量不同的振子做实验,结果表明振子的质量越大, 周期就越长。由此可见,弹簧振子的振动周期是由倔强系数 K 和振子的质量 m 决定的,通过理论计算,可证明,弹簧振子的固有周期可由下式确定:

T = 2π

上式表明,弹簧振子的周期跟质量的平方根成正比,跟弹簧的倔强系数的平方根成反比,而跟振幅无关。

通过上述结论,可以理解:当振子的质量一定,弹簧的倔强系数越大, 振子所受弹力就越大,加速度也越大,振子从最大位移处回到平衡位置所需之时间越短,则周期就越短;当弹簧的倔强系数一定,如振子的质量越大,加速度就越小,振子从最大位移处回到平衡位置所需时间越长,则周期也长;当振子的质量和弹簧的倔强系数都一定的情况下,若振幅大,振子在最大位移处起振时的加速度也大,速度增长得很快,虽然振子完成一次全振动通过的路径较长,但所用时间并不长,因此振动的周期与振幅的大小无关。