Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
№ 4 -Затухающие колебания.doc
Скачиваний:
23
Добавлен:
23.09.2019
Размер:
2 Мб
Скачать
☆
  1. Период затухающих колебаний в системах с вязким трением

Определите период затухающих колебаний системы Т, если период собственных колебаний Т0 = 1 с, а логарифмический декремент затухания . Сколько колебаний совершит эта система до полной остановки?

Решение

  1. Период затухающих колебаний в системе с вязким трением больше периода собственных колебаний ( при отсутствии трения в системе). Частота затухающих колебаний, наоборот, меньше частоты собственных и равна , где - коэффициент затухания.

  2. Выразим циклическую частоту через период и учтем, что логарифмический декремент затухания равен :

  1. После преобразований получаем

  2. Колебания можно считать прекратившимися, когда энергия системы уменьшится в 100 раз:

Э нергия системы равна максимальной потенциальной энергии маятника

После преобразований получаем

  1. Выражаем коэффициент затухания через логарифмический декремент , получаем .

Число колебаний, которое совершит система до остановки, равно .

  1. Число колебаний, совершаемых маятником до уменьшения амплитуды в два раза.

Логарифмический декремент затухания маятника равен q = 3×10-3. Определите число полных колебаний, которое должен совершить маятник, чтобы амплитуда его колебаний уменьшилась в 2 раза.

Решение

  1. Амплитуда колебаний в системах с вязким трением с течением времени уменьшается по экспоненте , где - амплитуда колебаний в начальный момент времени, - коэффициент затухания.

Поскольку амплитуда колебаний уменьшается в 2 раза, получаем

  1. Время колебаний можно представить как произведение периода колебаний на их количество :

Подставляем полученное значение времени в выражение (*)

  1. Нетрудно видеть, что - логарифмический декремент затухания. Получаем .

Находим число колебаний

  1. Добротность колебательной системы

Определите добротность маятника, если за время, в течение которого было совершено 10 колебаний, амплитуда уменьшилась в 2 раза. Через какое время маятник остановится?

Решение

  1. Амплитуда колебаний в системах с вязким трением с течением времени уменьшается по экспоненте , где - амплитуда колебаний в начальный момент времени, - коэффициент затухания.

Поскольку амплитуда колебаний уменьшается в 2 раза, получаем

  1. Время колебаний можно представить как произведение периода колебаний на их количество :

Подставляем полученное значение времени в выражение (*)

  1. Нетрудно видеть, что - логарифмический декремент затухания. Получаем . Логарифмический декремент затухания равен

  1. Добротность колебательной системы

  2. Колебания можно считать прекратившимися, когда энергия системы уменьшится в 100 раз:

Э нергия системы равна максимальной потенциальной энергии маятника

После преобразований получаем

Находим время, через которое колебания прекратятся