Question

單擺振動的回復力是（　　）

A．擺球所受的重力

B．擺球重力在垂直懸線方向上的分力

C．懸線對擺球的拉力

D．擺球所受重力和懸線對擺球拉力的合力

Answer 1

分析：回復力：使振子返回平衡位置并總指向平衡位置的力．作用：使振子返回平衡位置． 振動的單擺受到重力G與繩的拉力T作用，繩的拉力和重力的法向分力的合力提供圓周運動的向心力；指向平衡位置的合外力是重力的切向分力，它提供了單擺振動的回復力．

解答：解：單擺的運動是簡諧運動，簡諧運動要求回復力與位移成反比：F=-KX 由于位移是變化的，說明回復力F是變化的；
忽略空氣阻力，對擺球進行受力分析，擺球受重力（豎直向下）和擺線拉力（擺線收縮方向），由于擺球運動軌跡為圓弧切線方向，以切線方向為基礎建立坐標系，分解重力；
X軸：G_x沿著擺球運動切線方向
y軸：G_y運動切線垂直
X軸切線方向方程，G_x=ma
此時G_x的為擺球的合力，方向指向平衡位置，運動過程重力沿X軸方向分力不斷減小，直到擺球運動到水平位置，重力分量為0；
綜上，實際上單擺的回復力由重力分量提供；
故選B．

點評：回復力可以是合外力，其不單純是指某一個力．它是根據力的作用效果“總是要把物體拉回到平衡位置”命名的；回復力不是一種特殊性質的力．但回復力也不一定就是合外力．