弹簧连接物块模型

水平光滑面上,A、B 两物块由轻弹簧连接;对 B 施加恒力,观察弹簧弹力与物块运动的变化

t = 0.00 s
0.00 s

弹簧形变量—时间图(Δl-t,虚线为平衡形变)

加速度—时间图(a-t,虚线为质心加速度)

参数设定

1.0 kg
1.0 kg
20 N/m
4.0 N
0.00 m

实时物理量

时间 t0.00 s
弹簧形变量 Δl0.000 m
弹簧弹力 |F弹|0.00 N
A 加速度 aA0.00 m/s²
B 加速度 aB4.00 m/s²
系统质心加速度2.00 m/s²
A 速度 vA0.00 m/s
B 速度 vB0.00 m/s
相对平衡形变 Δl平0.100 m

模型与规律

取向右为正,弹簧原长为 L₀ = 2.2 m,忽略摩擦与空气阻力。B 受恒力 F 向右,弹簧形变量记为 Δl(伸长为正、压缩为负)。
对 A:mAaA = kΔl;对 B:mBaB = F − kΔl。因此系统质心以 a质心 = F/(mA+mB) 匀加速运动。
相对运动围绕平衡形变 Δl平 = FmA/[k(mA+mB)] 往复变化;当弹簧处于原长时弹力为零,此时 A 的加速度为零,B 的加速度为 F/mB;若弹簧压缩,弹簧也会向右推 B,故 B 的加速度可以大于 F/mB。

A 物块B 物块弹簧⌨ 空格:播放/暂停 R:重置