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能量图 - II
8.12
考虑一名滑冰者在无摩擦的抛物线形斜坡上滑行,作用在滑冰者身上的力由势能曲线的负斜率给出。在斜坡底部,作用在滑冰者身上的力为零。
考虑一个假想的势能图;在点 x1 处作用在滑冰者上的合力为零,同样在点 x2 处合力也为零。
任何偏离点 x1 的位移都会导致滑冰者受到一个朝向点 x1 的恢复力。
然而,滑冰者在 x2 点的任何位移都会产生一个背离 x2 点的力。
势能曲线中的任何极小值点都是稳定平衡点,而任何极大值点都是不稳定平衡点。
如果滑冰者的总能量为 E2,则滑冰者将能够逃逸并越过位置 x2。但如果总能量为 E1,则滑冰者将被限制在位置 x0 和 x2 之间。
能量图对于理解系统的动态非常重要。 能量图的拓扑有助于说明系统的平衡点。
能量图中系统势能最低的点称为局部最小值。 系统往往会无限期地保持在这个位置,除非受到净力的作用。 局部最小值处势能图的斜率为零,表明作用在系统上的净力为零。 最小值两侧的斜率均为正,这表明作用在系统上的净力是恢复力。 同样,在…