15.6
考虑月球距离地心为A,以恒定角速度作圆周运动。
设地球中心为位移-时间坐标系的原点。当月球运动至位置P时,其在x轴上的投影点P'与原点形成夹角Ф。
当月球在任意时刻 t 绕地球运动时,它所形成的角度为 ωt+Ф。根据月球在 x 轴或 y轴 上的投影,该投影的位置可用余弦函数或正弦函数表示。
月球的周期可以通过地球轨道的周长除以其速度来表示。根据能量守恒定律回顾速度方程并对其进行修正,即可确定月球投影的周期。
月球的速度方向沿切线方向,而月球的加速度方向则沿径向向内。
月球速度和加速度的 x 分量等于月球投影的速度和加速度。其大小可通过回顾速度和加速度方程得到。
如所观察到的,月球投影的周期、位置、速度和加速度方程与简谐振子的相应方程相似。
因此,沿圆周运动所在圆的直径方向投影的匀速圆周运动代表简谐运动。
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