如下图所示,两根轻弹簧与小球串联在一直线上,将两弹簧拉长后,系在固定点A、B之间,整个系统放在光滑水平面上。
以小球为研究对象,首先确定其平衡位置。设平衡时小球距A端为(l1+△l1),距端B为(l2+△l2),则
(l1+△l1)+(l2+△l2)=L此时两根弹簧的弹性力数值相等,而伸长量分别为△l1和△l2,有
k1△l1=k2△l2由上两式可得
取平衡位置作为Ox轴原点,则O点在A点右方距离为
其次分析小球m在任一位置x处所受的力(见上图),小球两侧受到弹簧的弹性力f1、f2的作用(竖直方向受力平衡可不考虑),其合力为
F=f2-f1=k2(△l2-x)-k1(△l1+x)=-(k1+k2)x
可见,合力F为线性恢复力,故小球作简谐运动,且角频率为
周期为
本题中两弹簧分别连在小球两侧,因L>l1+l2,所以平衡时两弹簧均已有伸长形变。但由计算结果知(T或ω)只由k1、k2及m决定,而与△l1和△l2无关,故△l1和△l2等于零(即平衡时两弹簧均为自然长度),或为负值(即平衡时两弹簧处于压缩状态)时,其振动周期亦不变,仍为T=2π。