Введем обозначения: . Решение уравнения имеет вид
. Амплитуда затухающих колебаний
уменьшается по закону
, частота затухающих
колебаний
.
Если ,
частота является минимальным числом и имеет место апериодический процесс.
В случае затухающих колебаний энергия
убывает по закону .
Влечена отношения энергии и мощности
потерь за время . Характеризует способность
колебательной системы хранить энергию и называется добротностью:
.
Добротность равна числу колебаний за
время, за которое амплитуда уменьшается в раз.
Для изучения колебаний можно использовать физический или математический маятник.
Каждое тело подвешенное в точки, лежащей
выше его центра тяжести, может колебаться и представляет собой физический
маятник. На рисунке изображен физический маятник, отклоненный от положения
равновесия. Через точку О перпендикулярную плоскости рисунка проходит
неподвижная ось, вокруг которой совершаются колебания. С – центр тяжести
маятника (точка в которой приложена сила тяжести mg). Момент силы mg относительно оси О равен: , где
-
расстояние от оси вращения до центра тяжести – точки С.
При малых углах отклонения, когда можно
принять
, основной закон динамики,
вращательного движения, описывающий колебания такого маятника, можно записать в
виде:
или
, где J – момент энергии физического маятника
относительно оси вращения.
Это уравнение аналогично уравнению , величина
является
квадратом круговой частоты гармонических колебаний:
Решением уравнения описывает
гармонические колебания, совершаемые физическим маятником. Период колебаний:
.
Для математического маятника . Физический маятник колеблется так
же (с тем же периодом), как и математический, описываемый
, имеющий длину
, где
от
0 до с.
Приведенная длина физического
маятника, который имеет тот же период колебаний, что и данный физический
маятник.
Если к оси физического маятника подвесить
грузик на нити такой длины, чтобы она была ровна приведенной длине такого
физического маятника, то отклоненные на одинаковый угол физический маятник и
грузик колеблются вмести так, что грузик находится в одной и той же точки
физического маятника – его центр качания. Поэтому приведенная длина будет , т.е.
.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.