若竖直悬挂的轻质弹簧下端挂一质量为m的物体(视其为质点),弹簧的伸长为Dl时,物体静止于O点.把物体竖直向下拉一段距离x到达A点(弹簧的弹性形变范围之内),然后释放物体,物体在O点附近做往复运动.如图(1)所示,取O点为坐标原点并定竖直向下为x轴的正方向,则此时物体受到的合力为SF=mg-k(x+Dl)
由于mg=kDl,所以
SF=-kx
同样地,振动物体在B点(物体在竖直方向所能达到的最高点)受到的合力的大小为SF'=mg+k(-x-Dl)=-kxSF的方向与位移的方向相反.
可见竖直悬挂的弹簧振子,在弹性限度内,无论在何位置其所受到的合力都可记作
SF=-kx
满足物体作简谐运动的条件.所以竖直方向上悬挂的弹簧振子作的是简谐运动.
如弹簧振子在振动过程中,合外力遵循F=-kx变化规律,其即时加速度也同样遵循这个变化规律:
如图(2)所示,当球1和球2处于静止状态时, .当剪断绳子瞬间,弹簧还来不及变化.此时球的加速度.球的加速度.