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阻尼简谐运动


添加与成比例的阻尼力x ^。到等式简单的谐波运动,的一阶导数x个关于时间受潮的简谐运动是

 x^+贝塔克斯^+ω_0^2x=0,
(1)

哪里贝塔是阻尼常数。例如,在对电子CLR电路中的电流流(包含电容器、电感器、,和电阻器)。两个直角阻尼谐振子产生的曲线相互之间称为人体工频记录仪,并简化了利萨茹曲线如果β_1=β_2=0.

阻尼谐振子可以通过寻找试探解来求解表单的 x=e^(rt).将此插入(1)给予

 (r^2+β+ω0^2)e^(rt)=0
(2)
 r^2+β+ω0^2=0。
(3)

这是一个二次方程有解决方案

 r=1/2(-β+/-平方(β^2-4omega_0^2))。
(4)

因此,有三种解决方案体系取决于签名内部数量的平方根,

 D=β^2-4omega_0^2。
(5)

下表总结了这三种制度。

如果在角频率处添加周期(正弦)强迫项欧米伽,再次获得相同的三种溶液状态。令人惊讶的是,产生的运动仍然是周期性的(在初始瞬态响应之后,对应对于非强制案件的解决方案,已经消失),但它有一个振幅与强制力不同振幅.

特定的解决方案x ^*(吨)对被强迫者二阶的非均质的普通差速器方程式

 x^+p(t)x ^+q(t)x=Ccos(ω)
(6)

由于强制,可以使用变异第个参数,共个参数由方程式给出

 x^*(t)=-x_1(t)int(x_2(t)g(t))/(W(t),
(7)

哪里x_1(t)x2(吨)是非受迫方程的齐次解

 x^+p(t)x ^+q(t)x=0
(8)

W(吨)Wronskian公司这两个函数的组合。一次正弦求解强制情况后,可以将其推广到任何周期函数通过在傅里叶级数.


另请参见

临界阻尼简谐运动,和声记录仪,李萨如曲线,过阻尼简谐运动,简单谐波动议,欠阻尼简谐动议,参数的变化

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Papoulis,A.《谐波束缚粒子的运动》第15-2节概率,随机变量和随机过程,第二版。纽约:McGraw-Hill,第524-528页,1984年。

参考Wolfram | Alpha

阻尼简谐运动

引用如下:

埃里克·魏斯坦(Eric W.Weisstein)。“阻尼简谐运动。“来自数学世界--Wolfram Web资源。https://mathworld.wolfram.com/DampedSimpleHarmonicMotion.html

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