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图 7-33
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则由Ek=E-Ep,得
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其中α是一个常量,振动周期便是
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将能量关系式
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两边对t求导,结合(7.39)式,得
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即
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当α=m时,即为牛顿第二定律.其他情况下,这是一个与牛顿第二定律相似的动力学方程.例如复摆的ξ=θ,α=I0,Fξ=Fθ=-mglOCsinθ,代入(7.42)式,得
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即为复摆的摆动方程.
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据(7.42)式,一个自由度的保守系可在ξ=0点的两侧形成振动的条件是Fξ具有回复性,即要求
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将Fξ展开成麦克劳林级数:
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可见,a1<0,a2=a3=…=0对应的Fξ为线性回复“力”,形成的振动是简谐振动.其他的回复性“力”不是线性力,形成的振动都是非简谐性的振动,动力学方程(7.42)式的求解变得相当困难.
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ξ为小量时,形成的振动称为稳定平衡位置附近的小振动.若a1≠0,且a1<0,略去全部高阶小量后,所得
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