22.2.2 Massa-veer systeem

Beschouw een blok (mass m) verbonden met een horizontale veer, en geplaatst op een wrijvingsloos oppervlak (als in 0).

In dit geval is de resultante kracht gelijk aan de veerkracht. Als de veer ideaal gedrag vertoont, geldt dus

$$F_\text{res} = F_v – k \cdot u,$$

waarbij k de veerconstante is. Vergelijken wij dit met de conclusie van de vorige les, $F_\text{res} = – \; m \omega ^2 u$, dan volgt daaruit dat

$$ \omega = \sqrt{\frac{k}{m}}.$$

(Deze formule gaat ook op als een blok aan een verticale veer wordt gehangen.)

Voorbeeld: Een blok met 200 g massa is verbonden aan een veer met k = 400 N/m. De veer wordt 4,0 cm uitgerekt en losgelaten. Beschrijf de trilling die ontstaat.

Gegeven is dus k = 400 N/m, m = 0,20 kg, en A = 4,0 cm. Derhalve is:

$$\omega = \sqrt{\frac{k}{m}} = \sqrt{\frac{400 \;\text{N/M}}{0{,}2 \; \text{kg}}} = 45 \; \text{rad/s},$$

$$T = \frac{2 \pi}{\omega} = 0{,}14 \; \text{s}; \ \ \ \ \ f = \frac{\omega}{2 \pi} = 7{,}1 \; \text{Hz},$$

$$v_{max} = A \omega = 4{,}0 \; \text{cm} \cdot 45 \; \text{rad/s} = 180 \; \text{cm/s}.$$