Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Затухающие колебания. Во всякой реальной системе имеются силы сопротивления, действие которых приводит к уменьшению энергии системы




Во всякой реальной системе имеются силы сопротивления, действие которых приводит к уменьшению энергии системы, т.е. затуханию колебаний.

Наиболее часто встречается случай, когда сила сопротивления пропорциональна скорости, т.е.

. 7.10

Уравнение второго закона Ньютона в этом случае будет иметь вид

.

Разделим это уравнение на , введем обозначения и тогда это уравнение примет вид:

. 7.10

Решение этого дифференциального уравнения в случае малого затухания можно представить в виде:

, 7.11

где .

Гармонический множитель в этом выражении ответственен за колебание, а множитель представляет собой амплитуду колебания. Следовательно, это решение можно рассматривать как гармоническое колебание, амплитуда которого с течением времени изменяется по экспоненциальному закону (рис. 46). Затухающее колебание происходит с частотой меньшей, чем частота собственных колебаний .

Величина называется коэффициентом затухания.

Определим время в течении которого амплитуда колебания уменьшается в «е» раз. Если в момент времени амплитуда колебания , а в момент времени - , то

. 7.12

По условию , следовательно, , и

. 7.13

Коэффициент затухания численно равен обратному значению промежутка времени , в течение которого амплитуда колебания уменьшается в «е» раз.

Затухание колебаний принято характеризовать так называемым логарифмическим декрементом затухания – натуральным логарифмом отношения двух амплитуд колебания, отстоящих друг от друга на время равное периоду Т. (рис. 46).

. 7.14

Обозначим логарифмический декремент затухания буквой , т.е.

. 7.15

Так как то, для логарифмического декремента затухания получим .

Величина - число колебаний, которое должна совершить система, чтобы амплитуда колебания уменьшилась в «е» раз. Следовательно, логарифмический декремент затухания численно равен величине обратной числу колебаний, в течение которых амплитуда колебания уменьшается в «е» раз,

. 7.16

Для характеристики колебательной системы часто используют также величину

7.17

называемую добротностью системы.

Ранее мы показали, что энергия колеблющейся системы пропорциональна квадрату амплитуды. Поэтому в случае затухающих колебаний энергия системы будет изменяться по закону

. 7.18

Дифференцируя это уравнение по времени , найдем, что приращение энергии

.

Если затухание мало, то убыль энергии системы за один период . Отсюда

,

но и тогда

. 7.19

Из этого выражения следует, что при слабом затухании колебаний, добротность системы с точностью до множителя равна отношению энергии, запасенной системой в данный момент времени, к убыли этой энергии в течение одного полного колебания.

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-10-01; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 579 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Начинайте делать все, что вы можете сделать – и даже то, о чем можете хотя бы мечтать. В смелости гений, сила и магия. © Иоганн Вольфганг Гете
==> читать все изречения...

2311 - | 2095 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.011 с.