Курсовая, контрольная работа. Примеры выполнения

[an error occurred while processing this directive]Вынужденные колебания Колебательная система [an error occurred while processing this directive]

Лекции по физике 1 курс Колебания

Установим закономерность уменьшения амплитуды затухающих колебаний и определим частоту колебаний . Будем считать, что потери энергии системы в процессе колебаний в основном предопределены работой против сил сопротивления. За время система смещается на и теряет энергию

. (11.90)

Отсюда вытекает, что скорость уменьшения энергии пропорциональна кинетической энергии системы

. (11.91)

Допустим, что при небольшом затухании колебаний кинетическая энергия равняется половине всей механической энергии . Тогда имеем:

. (11.92)

Это предположение значит, что энергия затухающих колебаний уменьшается тем медленнее, чем меньше становится сама энергия.

Разделим переменные в предыдущем уравнении:

. (11.93)

Затем проинтегрируем это уравнение:

. (11.94)

Постоянную интегрирования определим из начальных условий. Если в начальный момент времени механическая энергия системы равнялась , то

. (11.95)

Перейдя от логарифмов к показательной функции, находим

. (11.96)

Поскольку механическая энергия колебательного движения пропорциональна квадрату амплитуды затухающих колебаний, то зависимость амплитуды от времени имеет вид:

, (11.97)

где - амплитуда колебаний в начальный момент времени . Следовательно, амплитуда затухающих колебаний уменьшается со временем по экспоненциальному закону (см. Рис. 11.7). В общем случае закон уменьшения амплитуды колебаний зависит от характера сил сопротивления, которые действуют в системе.

Учитывая зависимость , получим уравнение затухающих колебаний

, (11.98)

где частота колебаний еще подлежит определению, а начальные значения амплитуды и фазы определяются для конкретного колебания из начальных условий, как и в случае свободных колебаний при отсутствии силы сопротивления. Частоту определим из условия, что последнее выражение для является решением дифференциального уравнения затухающих колебаний. То есть подстановка в дифференциальное уравнение выражений для превращает левую часть уравнения в тождественный ноль. Из образованного таким образом тождества вытекает формула частоты затухающих колебаний

. (11.99)

Период затухающих колебаний

. (11.100)

Центробежная сила инерции. Рассмотрим движение тела во вращающейся системе координат. Сначала рассмотрим вращение тела в неподвижной системе. В ней тело будет испытывать центростремительное ускорение, которое, и будет заставлять его вращаться. По третьему закону Ньютона центростремительной силе соответствует центробежная сила, приложенная к нити, удерживающей вращающееся тело. Во вращающейся системе координат тело покоится, но центростремительное ускорение по-прежнему отлично от нуля.
7271f726
Математический маятник