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.